JP2020155589A - Magnetic material, and laminated chip component - Google Patents

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Abstract

To provide a magnetic material that can be fired at low temperature and has excellent core loss characteristics in a high frequency region.SOLUTION: A magnetic material has a main component containing x mol% of Fe in terms of Fe2O3, y mol% of Zn in terms of ZnO, z mol% of Cu in terms of CuO and (100-x-y-z) mol% of Ni in terms of NiO, and, with respect to the main component, a wt.% of CoO, b wt.% of Bi2O3, c wt.% of SiO2, d wt.% of Al2O3 and e wt.% of Pr6O11 are added as accessory components. Following relations are satisfied: 40≤x≤45, 0≤y≤10, 5≤z≤15, 0<a≤0.3, 0<b≤1.0, 0<c≤0.2, 0<d<0.4 and 0<e<0.1.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は磁性材料、および積層チップ部品に関する。 The present invention relates to magnetic materials and laminated chip components.

積層インダクタなどの積層チップ部品には、電気絶縁性の磁性層と、電極パターンが形成された電極層とが層状に積層された構造を有するものがある。この種の積層チップ部品は、厚膜技術を用いて磁性層となるペースト状の磁性材料からなるシート上に電極層となる電極パターンが形成されたものを順次積層して得た積層体を焼成し、その焼成によって得られた焼結体の表面に外部電極用ペーストを形成することで製造される。 Some laminated chip components such as a laminated inductor have a structure in which an electrically insulating magnetic layer and an electrode layer on which an electrode pattern is formed are laminated in a layered manner. This type of laminated chip component is obtained by firing a laminate obtained by sequentially laminating an electrode pattern to be an electrode layer on a sheet made of a paste-like magnetic material to be a magnetic layer using thick film technology. Then, it is produced by forming a paste for an external electrode on the surface of the sintered body obtained by the firing.

電極パターンを形成する導電体には、融点が962℃のAg(銀)を用いるのが一般的である。そのため、磁性層には、以下の特許文献1に記載の磁性材料のように、低温での焼成が可能なNi系フェライト(Ni−Zn系、Ni−Zn−Cu系など)を主成分とした磁性材料が用いられる。なお、以下の特許文献2には、本発明に関連する技術として、高周波領域でもコアロス(損失)が少ない磁性材料について記載されている。 As the conductor forming the electrode pattern, Ag (silver) having a melting point of 962 ° C. is generally used. Therefore, the magnetic layer is mainly composed of Ni-based ferrite (Ni-Zn-based, Ni-Zn-Cu-based, etc.) that can be fired at a low temperature, like the magnetic material described in Patent Document 1 below. Magnetic materials are used. The following Patent Document 2 describes a magnetic material having a small core loss (loss) even in a high frequency region as a technique related to the present invention.

特開2013−60361号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-60361 特開平10―256024号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-256024

電子機器を構成する電子部品には、より高い周波数で動作することが求められている。したがって、積層インダクタなどの積層チップ部品の磁性層には、高周波領域でもコアロスが低い磁性材料を用いる必要がある。例えば、周知のスネーク(Snoek)の限界を考慮しながら磁性材料の高周波領域でのコアロスを低減させるために、磁性材料中のFe(鉄)の量を少なくして、透磁率μを小さくすることが考えられる。そして、上記特許文献2に記載の磁性材料では、高周波領域におけるコアロスを低くするためにCoOが添加されている。 Electronic components that make up electronic devices are required to operate at higher frequencies. Therefore, it is necessary to use a magnetic material having a low core loss even in a high frequency region for the magnetic layer of a laminated chip component such as a laminated inductor. For example, in order to reduce the core loss in the high frequency region of the magnetic material while considering the limit of the well-known Snoke, the amount of Fe (iron) in the magnetic material is reduced to reduce the magnetic permeability μ. Can be considered. Then, in the magnetic material described in Patent Document 2, CoO is added in order to reduce the core loss in the high frequency region.

しかし、磁性材料は、CoOを添加すると焼結性が悪化し、積層チップ部品の導体パターンに使用されているAgの融点以下で焼成することが困難となる。そして、特許文献2に記載の磁性材料では1000℃〜1130℃の温度で焼成することで焼結体にしている。 However, when CoO is added to the magnetic material, the sinterability deteriorates, and it becomes difficult to fire the magnetic material below the melting point of Ag used in the conductor pattern of the laminated chip component. The magnetic material described in Patent Document 2 is fired at a temperature of 1000 ° C. to 1130 ° C. to form a sintered body.

そこで本発明は、低温焼成が可能であるとともに、高周波領域でのコアロス特性に優れた磁性材料、およびその磁性材料を用いた積層チップ部品を提供することを目的としている。 Therefore, an object of the present invention is to provide a magnetic material capable of low-temperature firing and having excellent core loss characteristics in a high frequency region, and a laminated chip component using the magnetic material.

上記目的を達成するための本発明の一態様は、Fe換算でxmol%のFe、ZnO換算でymol%のZn、CuO換算でzmol%のCu、およびNiO換算で(100−x−y−z)mol%のNiを含む主成分に、副成分として、前記主成分に対してawt%のCoO、bwt%のBi、cwt%のSiO、dwt%のAl、およびewt%のPr11が添加されてなり、
40≦x≦45、0≦y≦10、5≦z≦15、
0<a≦0.3、0<b≦1.0、0<c≦0.2、0<d<0.4、0<e<0.1
であることを特徴とする磁性材料としている。0<e≦0.05である磁性材料とすればより好ましい。
One aspect of the present invention for achieving the above object is xmol% Fe in Fe 2 O 3 conversion, y mol% Zn in ZnO conversion, zmol% Cu in CuO conversion, and (100-x-) in NiO conversion. yz) Mol% of Ni-containing main component, as sub-components, awt% CoO, bwt% Bi 2 O 3 , cwt% SiO 2 , dwt% Al 2 O 3 with respect to the main component. , And weight% of Pr 6 O 11 added.
40 ≦ x ≦ 45, 0 ≦ y ≦ 10, 5 ≦ z ≦ 15,
0 <a ≦ 0.3, 0 <b ≦ 1.0, 0 <c ≦ 0.2, 0 <d <0.4, 0 <e <0.1
It is a magnetic material characterized by being. It is more preferable to use a magnetic material in which 0 <e ≦ 0.05.

本発明のその他の態様は、前記磁性材料からなる焼結体で形成される電気絶縁性の磁性層と、導電体からなる電極パターンが形成された電極層とが層状に積層されてなる積層チップ部品であって、前記導電体が銀であることを特徴としている。 Another aspect of the present invention is a laminated chip in which an electrically insulating magnetic layer formed of a sintered body made of the magnetic material and an electrode layer formed of an electrode pattern made of a conductor are laminated in layers. It is a component and is characterized in that the conductor is silver.

本発明によれば、低温焼成が可能であるとともに、高周波領域でのコアロス特性に優れた磁性材料、およびその磁性材料を用いた積層チップ部品が提供される。なお、その他の効果については以下の記載で明らかにする。 According to the present invention, there is provided a magnetic material capable of low-temperature firing and excellent core loss characteristics in a high frequency region, and a laminated chip component using the magnetic material. Other effects will be clarified in the following description.

本発明の実施例に係る磁性材料の特性を評価するためのサンプルの作製手順を示す図である。It is a figure which shows the procedure of making the sample for evaluating the characteristic of the magnetic material which concerns on Example of this invention.

===本発明の実施例に想到する過程===
磁性材料には、主成分となるフェライトに、副成分として、焼結性や特定の特性を向上させるための添加剤が添加されてなる。主成分として、Fe、NiO、CuO、およびZnOを含むNi系フェライトでは、高周波領域でのコアロスを低減させるために、磁性材料中のFeの量をFe換算で40〜45mol%程度としている。それによって、磁性材料の透磁率μが小さくなり、鉄損が低減する。また、焼結性を向上させるCuOは、銅損によるコアロスの劣化を抑制するために、5〜15mol%程度としている。
=== Process of arriving at the embodiment of the present invention ===
In the magnetic material, an additive for improving sinterability and specific properties is added as a sub-component to ferrite as a main component. In Ni-based ferrite containing Fe 2 O 3 , NiO, CuO, and ZnO as the main components, the amount of Fe in the magnetic material is 40 to 45 mol in terms of Fe 2 O 3 in order to reduce core loss in the high frequency region. It is about%. As a result, the magnetic permeability μ of the magnetic material is reduced, and the iron loss is reduced. Further, CuO for improving sinterability is set to about 5 to 15 mol% in order to suppress deterioration of core loss due to copper loss.

なお、透磁率μは、磁性材料中のZnを少なくすることでも低減させることができる。しかし、透磁率μを過度に低下させれば、磁性材料が、本来の磁性体として機能しなくなるため、一般的には、磁性材料中にZnO換算で10mol%以下のZnを含ませている。磁性材料中にZnを全く含ませない場合もある。なお、透磁率μは、1MHzでの比透磁率μ’でμ’≦100であればよい。下限については、普通、μ’≒20であれば問題はない。 The magnetic permeability μ can also be reduced by reducing the amount of Zn in the magnetic material. However, if the magnetic permeability μ is excessively lowered, the magnetic material does not function as the original magnetic material. Therefore, in general, the magnetic material contains Zn of 10 mol% or less in terms of ZnO. In some cases, Zn is not contained in the magnetic material at all. The magnetic permeability μ may be μ'≦ 100 at a specific magnetic permeability μ ′ at 1 MHz. As for the lower limit, there is usually no problem if μ'≈20.

いずれにしても、高周波領域での使用が想定される積層チップ部品の磁性層にNi系フェライトを主成分とした磁性材料を用いる場合、その磁性材料には、高周波領域でのコアロスが小さいこと(高周波特性)と、1000℃以下での焼結性(低温焼結性)が求められている。 In any case, when a magnetic material containing Ni-based ferrite as the main component is used for the magnetic layer of the laminated chip component that is expected to be used in the high frequency region, the magnetic material has a small core loss in the high frequency region ( High frequency characteristics) and sinterability at 1000 ° C or lower (low temperature sinterability) are required.

高周波特性については、上述したように、主成分にCoOを添加することで向上させることができる。しかし、CoOの添加量が多いと、磁性材料の焼結性が悪化する。そこで、Ni系フェライトにCoOが添加されてなる磁性材料において、低温焼結性を得るために焼結助剤であるBiを添加することがある。しかし、Biを添加すると、磁性材料の結晶が大きくなり、渦電流損失が増大したり、非磁性材料の含有量が相対的に増大したりすることにより、高周波領域でのコアロスが大きくなる。 As described above, the high frequency characteristics can be improved by adding CoO to the main component. However, if the amount of CoO added is large, the sinterability of the magnetic material deteriorates. Therefore, in a magnetic material in which CoO is added to Ni-based ferrite, Bi 2 O 3 which is a sintering aid may be added in order to obtain low-temperature sinterability. However, when Bi 2 O 3 is added, the crystals of the magnetic material become large, the eddy current loss increases, and the content of the non-magnetic material increases relatively, so that the core loss in the high frequency region becomes large. Become.

そこで、Biに起因する異常結晶成長の増加による渦電流損失や、高周波特性の悪化を抑制するために、SiO、Alを添加することが考えられる。SiO、AlOは、その一部が磁性体中でガラス化されて磁性材料の焼結性を改善させる。また、ガラスの絶縁性によって抵抗が大きくなり高周波特性が改善する。しかし、その一方で、SiOやAlは、透磁率μを低下させる原因となる。 Therefore, it is conceivable to add SiO 2 and Al 2 O 3 in order to suppress the eddy current loss due to the increase in abnormal crystal growth caused by Bi 2 O 3 and the deterioration of high frequency characteristics. A part of SiO 2 and Al 2 O is vitrified in the magnetic material to improve the sinterability of the magnetic material. In addition, the insulating property of the glass increases the resistance and improves the high frequency characteristics. However, on the other hand, SiO 2 and Al 2 O 3 cause a decrease in magnetic permeability μ.

このように、低温焼成が可能で、高周波領域でのコアロスが小さな磁性材料を得るという目的を達成するために、主成分の組成を鉄損や銅損を考慮して調整するとともに、その主成分にCoO、Bi、さらにはSiO、Alを添加したとしても、互いに特性を相殺させる要素が複雑に存在することになり、上記の目的を達成することが難しくなる。 In this way, in order to achieve the purpose of obtaining a magnetic material that can be fired at low temperature and has a small core loss in the high frequency region, the composition of the main component is adjusted in consideration of iron loss and copper loss, and the main component is adjusted. Even if CoO, Bi 2 O 3 , and further SiO 2 and Al 2 O 3 are added to the mixture, there are complicated elements that cancel each other's characteristics, and it becomes difficult to achieve the above object.

そこで、全く新規な添加剤として、希土類を用いることを考えた。そして、特定の希土類に限って特性を特異的に改善できることを知見した。そして、本発明者は、このような知見に基づいて鋭意研究を重ねた結果、本発明の実施例に係る磁性材料を得ることができた。
===実施例===
本発明の実施例に係る磁性材料は、Fe、Cu、Znを所定の割合(mol%)で含むとともに残部がNiとなるNi系フェライトを主成分としつつ、副成分として、Co、Bi、SiO、Alが含まれているともに、SiO、Alを添加することによるμの低下を補完するためにPr11が適量添加されている。それによって、実施例に係る磁性材料は、低温での焼成が可能で、かつ高周波領域におけるコアロス特性の劣化が抑制されたものとなっている。
<サンプルの作製手順>
本発明の実施例に係る磁性材料の特性を評価するために、主成分の組成、副成分となる添加剤の種類や添加量が異なる各種磁性材料をサンプルとして作製した。図1に、サンプルの作製手順を示した。まず主成分であるNi系フェライトの原料となるFe、ZnO、CuO、NiOを秤量、混合する(s1)。秤量に際しては、基準となる主成分の組成を、Feを41mol%、ZnOを2mol%、NiOを48mol%、CuOを9mol%とし、サンプルに応じてFe、ZnO、CuO、NiOのそれぞれの割合を調整した。
Therefore, we considered using rare earths as a completely new additive. Then, it was found that the characteristics can be specifically improved only for specific rare earths. Then, as a result of repeated diligent research based on such findings, the present inventor was able to obtain a magnetic material according to an embodiment of the present invention.
=== Example ===
The magnetic material according to the embodiment of the present invention contains Ni-based ferrite containing Fe, Cu, and Zn in a predetermined ratio (mol%) and the balance being Ni, and has Co, Bi, and SiO as subcomponents. 2. Al 2 O 3 is contained, and an appropriate amount of Pr 6 O 11 is added to compensate for the decrease in μ due to the addition of SiO 2 and Al 2 O 3 . As a result, the magnetic material according to the embodiment can be fired at a low temperature, and deterioration of core loss characteristics in a high frequency region is suppressed.
<Sample preparation procedure>
In order to evaluate the characteristics of the magnetic material according to the examples of the present invention, various magnetic materials having different compositions of main components, types of additives as sub-components, and addition amounts were prepared as samples. FIG. 1 shows a sample preparation procedure. First, Fe 2 O 3 , ZnO, CuO, and NiO, which are raw materials for Ni-based ferrite, which is the main component, are weighed and mixed (s1). When weighing, the composition of the main component as a reference is 41 mol% for Fe 2 O 3 , 2 mol% for Zn O, 48 mol% for Ni O, and 9 mol% for Cu O, and Fe 2 O 3 , ZnO, CuO, depending on the sample. The respective proportions of NiO were adjusted.

そして、秤量した主成分の原料を、ボールミルなどを用いて混合した。なお、以下の記載において、主成分に含まれるFe、Ni、Zn、およびCuの各元素の割合(mol%)が示されている場合、Fe、Ni、Zn、およびCuの割合は、それぞれ、Fe、NiO、ZnO、およびCuOで換算しているものとする。 Then, the weighed raw materials of the main components were mixed using a ball mill or the like. In the following description, when the ratio (mol%) of each element of Fe, Ni, Zn, and Cu contained in the main component is shown, the ratio of Fe, Ni, Zn, and Cu is shown, respectively. It is assumed that the conversion is performed with Fe 2 O 3 , NiO, ZnO, and CuO.

次に、上記主成分の原料の混合物を750℃で仮焼成した(s2)。さらに、仮焼成によって得られた粉体をボールミルにて平均粒子径が0.5μmになるまで粉砕し(s3)、その粉砕後の粉体に対し、副成分となる各種添加剤を添加した(s4)。ここでは、サンプルに応じ、CoO、Bi、SiO、Al、Pr11、La、BeOを添加した。 Next, the mixture of the raw materials of the main components was calcined at 750 ° C. (s2). Further, the powder obtained by calcination was pulverized with a ball mill until the average particle size became 0.5 μm (s3), and various additives as subcomponents were added to the pulverized powder (s3). s4). Here, CoO, Bi 2 O 3 , SiO 2 , Al 2 O 3 , Pr 6 O 11 , La 2 O 3 , and BeO were added according to the sample.

次に、仮焼成後の主成分の原料に副成分が添加された粉体材料にPVA水溶液などのバインダーを加えて適宜な大きさの粒子径となるように造粒する(s5)。そして、その造粒物を所定の形状に成形する。ここでは、外径15mm、内径10mm、厚さ2mmのリング状に成形した(s6)。そして、そのリング状の成形体をAgの融点以下である900℃の温度で5時間焼成し(s7)、サンプルとなるリングコアを得た。
<特性評価方法>
上記の手順によって作製したサンプルについて、各種磁気特性を周知のBHアナライザを用いて測定した。ここでは、磁気特性として、周波数1MHzにおける比透磁率μ’、飽和磁束密度Bm(mT)、サンプルを4000A/mの磁界強度で磁化させた際の残留磁界強度(以下、保磁力とも言う)Hc(A/m)、共振周波数fr(MHz)および、コアロスPcv(kW/m)を測定した。コアロスPcvを測定する際には、各サンプルを所定の巻線数(例えば巻線数3)のトロイダルリングコアの状態にした。そして、測定時の最大磁気飽和密度Bmを20mTとし、1MHzの周波数にてコアロスPcvを測定した。なお、高周波領域での使用を想定した積層インダクタの磁性層を構成する磁性材料では、特に、低いコアロスPcvと高い共振周波数とが求められている。ここでは、コアロスPcv<3000で、かつ共振周波数fr≧50MHzを目標とした。
<主成分の組成>
まず、主成分の最適な組成を求めるために、副成分の種類と添加量が同じで、主成分の組成が異なるサンプルの特性を評価した。添加した副成分はCoOとBiであり、CoOを主成分に対して0.2wt%添加し、Biを主成分に対して0.7wt%添加した。
Next, a binder such as a PVA aqueous solution is added to a powder material in which an auxiliary component is added to the raw material of the main component after calcination, and the particles are granulated so as to have a particle size of an appropriate size (s5). Then, the granulated product is molded into a predetermined shape. Here, it was formed into a ring shape having an outer diameter of 15 mm, an inner diameter of 10 mm, and a thickness of 2 mm (s6). Then, the ring-shaped molded product was calcined at a temperature of 900 ° C., which is equal to or lower than the melting point of Ag, for 5 hours (s7) to obtain a ring core as a sample.
<Characteristic evaluation method>
Various magnetic properties of the sample prepared by the above procedure were measured using a well-known BH analyzer. Here, the magnetic characteristics include relative permeability μ'at a frequency of 1 MHz, saturation magnetic flux density Bm (mT), and residual magnetic field strength (hereinafter, also referred to as coercive force) Hc when the sample is magnetized with a magnetic field strength of 4000 A / m. (A / m), resonance frequency fr (MHz), and core loss Pcv (kW / m 3 ) were measured. When measuring the core loss Pcv , each sample was placed in the state of a toroidal ring core having a predetermined number of windings (for example, 3 windings). Then, the maximum magnetic saturation density Bm at the time of measurement was set to 20 mT, and the core loss Pcv was measured at a frequency of 1 MHz. In addition, in the magnetic material constituting the magnetic layer of the laminated inductor that is supposed to be used in the high frequency region, a low core loss Pcv and a high resonance frequency are particularly required. Here, the target is core loss P cv <3000 and resonance frequency fr ≧ 50 MHz.
<Composition of principal components>
First, in order to obtain the optimum composition of the main component, the characteristics of samples having the same type and amount of sub-component but different composition of the main component were evaluated. The added sub-ingredients were CoO and Bi 2 O 3 , 0.2 wt% of CoO was added to the main component, and 0.7 wt% of Bi 2 O 3 was added to the main component.

以下の表1に、主成分の組成が異なるサンプルの作製条件と磁気特性とを示した。 Table 1 below shows the preparation conditions and magnetic properties of samples with different principal component compositions.

Figure 2020155589
表1において、Fe、Zn、Cu、およびNiの割合は、それぞれFe、ZnO、CuO、およびNiO換算での割合である。また、サンプル1は、基準となるサンプルであり、サンプル2〜6では、このサンプル1におけるFe、Zn、Ni、Cuのそれぞれの割合を基準にして、Fe、Zn、Cuのうちの一つの元素の割合を増減させつつ、その元素の増減分をNiの割合を変化させて補償している。
Figure 2020155589
In Table 1, the ratios of Fe, Zn, Cu, and Ni are the ratios in terms of Fe 2 O 3 , ZnO, CuO, and NiO, respectively. Further, Sample 1 is a reference sample, and in Samples 2 to 6, one element of Fe, Zn, and Cu is used as a reference based on the respective ratios of Fe, Zn, Ni, and Cu in Sample 1. While increasing or decreasing the ratio of the element, the increase or decrease of the element is compensated by changing the ratio of Ni.

表1に示したように、Feの割合が39mol%のサンプル2では、コアロスPcvがサンプル1に対して劣化しており、Feの割合が46mol%のサンプル3では、共振周波数frが低下している。したがって、コアロスPcvを低減させるために、主成分中のFeの割合を40mol%以上45mol%以下にすることが、妥当であることが確認できた。 As shown in Table 1, Sample 2 ratio of 39 mol% of Fe, and deteriorated core loss P cv is relative to Sample 1, Sample 3 ratio of 46 mol% of Fe, the resonance frequency fr is reduced ing. Therefore, in order to reduce the core loss P cv, the proportion of Fe in the main component to be below 40 mol% or more 45 mol%, it was confirmed that reasonable.

また、Znの割合が11mol%のサンプル3では、コアロスPcvが悪化していることから、Znの割合は10mol%以下であることが必要となる。なお、上述したように主成分中にZnは必ずしも含まれていなくてもよいことから、主成分中のZnの割合は、0mol%以上10mol%以下にすればよい。 Further, in the sample 3 having a Zn ratio of 11 mol%, the core loss Pcv is deteriorated, so that the Zn ratio needs to be 10 mol% or less. Since Zn does not necessarily have to be contained in the main component as described above, the ratio of Zn in the main component may be 0 mol% or more and 10 mol% or less.

サンプル4、5は、サンプル1に対し、Cuの量が増減されており、主成分中のCuの割合が4mol%のサンプル4、および16mol%のサンプル5では、ともにサンプル1に対してコアロスPcvが悪化している。したがって、主成分中のCuの割合は、5mol%以上15mol%以下であることが望ましい。
<CoO、Biの添加量>
上述したように、磁性材料において、CoOは、焼結性が確保されていれば、添加量が多いほど、高周波特性を向上させる。しかし、添加量が多すぎると焼結性が悪化する。焼結性が悪化すれば、結局、コアロスPcvも増大することになる。また、Biは、多く添加するほど焼結性を向上させる一方で、添加量が多すぎるとコアロスを増大させる。そこで、CoOとBiの添加量の上限を調べるために、表1に示したサンプル1の磁性材料に対し、CoO、あるいはBiの添加量を変えたサンプルを作製した。
In Samples 4 and 5, the amount of Cu was increased or decreased with respect to Sample 1, and in Sample 4 in which the ratio of Cu in the principal component was 4 mol% and in Sample 5 in which the ratio of Cu was 16 mol%, the core loss P was P with respect to Sample 1. The cv is getting worse. Therefore, it is desirable that the ratio of Cu in the main component is 5 mol% or more and 15 mol% or less.
<Addition amount of CoO and Bi 2 O 3 >
As described above, in the magnetic material, if the sinterability is ensured, the larger the amount of CoO added, the better the high frequency characteristics. However, if the amount added is too large, the sinterability deteriorates. If sinterability is deteriorated, eventually will be the core loss P cv also increases. Further, while Bi 2 O 3 improves the sinterability as it is added in a large amount, the core loss increases when the amount added is too large. Therefore, in order to investigate the upper limit of the addition amount of CoO and Bi 2 O 3 , a sample in which the addition amount of CoO or Bi 2 O 3 was changed with respect to the magnetic material of sample 1 shown in Table 1 was prepared.

表2に、CoO、あるいはBiの添加量を変えたサンプルの特性を示した。 Table 2 shows the characteristics of the samples in which the amount of CoO or Bi 2 O 3 added was changed.

Figure 2020155589
表2では、表1に記載したサンプル1の特性も合わせて示している。そして、表2に示したように、主成分に対してCoOが0.4wt%添加されているサンプル7では、コアロスPcvが大きく増大した。主成分に対してBiが1.1wt%添加されているサンプル8では、コアロスPcvが増大した。したがって、CoOとBiは、いずれも添加されるべきものであるが、サンプル1におけるCoOとBiの添加量が、それぞれ、0.2wt%と0.7wt%であること、後述するSiO、Al、およびPr11を添加することによる効果とを鑑みれば、CoO、およびBiの主成分に対する添加量は、それぞれ、0.3wt%以下、および1.0wt%以下とすることが望ましい。
<SiO、Alの添加量>
上述したように、SiO、Alは、磁性材料の焼結性を向上させる。しかし、多量に添加すれば、磁気特性を悪化させるため、SiO、Alの最適添加量を求める必要がある。そこで、基準となるサンプル1の磁性材料に対し、SiOとAlを添加した各種サンプルを作製した。
Figure 2020155589
Table 2 also shows the characteristics of sample 1 shown in Table 1. Then, as shown in Table 2, in the sample 7 in which 0.4 wt% of CoO was added to the principal component, the core loss Pcv was greatly increased. Sample 8 Bi 2 O 3 is added 1.1 wt% with respect to the main component, the core loss P cv is increased. Therefore, both CoO and Bi 2 O 3 should be added, but the addition amounts of CoO and Bi 2 O 3 in Sample 1 are 0.2 wt% and 0.7 wt%, respectively. Considering the effect of adding SiO 2 , Al 2 O 3 , and Pr 6 O 11, which will be described later, the amounts of CoO and Bi 2 O 3 added to the main components are 0.3 wt% or less, respectively, and It is desirable that it is 1.0 wt% or less.
<Addition amount of SiO 2 and Al 2 O 3 >
As described above, SiO 2 and Al 2 O 3 improve the sinterability of the magnetic material. However, if a large amount is added, the magnetic characteristics are deteriorated. Therefore, it is necessary to obtain the optimum addition amount of SiO 2 and Al 2 O 3 . Therefore, various samples were prepared by adding SiO 2 and Al 2 O 3 to the magnetic material of the reference sample 1.

表3に、SiOとAlの添加量が異なる各種サンプルの特性を示した。 Table 3 shows the characteristics of various samples in which the addition amounts of SiO 2 and Al 2 O 3 are different.

Figure 2020155589
表3では、表1に記載したサンプル1の特性も示した。そして、表3に示したサンプル9〜16のうち、SiOの添加量を主成分に対して0.3wt%とし、Alの添加量を0.3wt%としたサンプル12と、SiOの添加量を主成分に対して0.3wt%とし、Alの添加量を0.4wt%としたサンプル15とにおいてコアロスPcvが増大した。SiOの添加量を主成分に対して0.01wt%としつつ、Alの添加量を0.4wt%としたサンプル13、およびSiOの添加量を主成分に対して0.2wt%としつつ、Alの添加量を0.4wt%としたサンプル14では、サンプル9よりもコアロスPcvが低下した。したがって、SiO、およびAlの主成分に対する添加量は、それぞれ、0.2wt%以下、および0.4wt%以下であることが望ましい。
<Pr11の添加量>
本発明の実施例に係る磁性材料は、適正な組成を有するNiフェライトを主成分とするとともに、副成分として、CoO、Bi、SiO、およびAlが適量添加された磁性材料に対し、さらにPr11が適量添加されて、低温焼結性が確保されつつ、高周波領域でのコアロスPcvが低減されたものである。そこで、Pr11の適正な添加量を求めるために、表3に示したサンプル16に対し、Pr11を添加した各種サンプルを作製した。
Figure 2020155589
Table 3 also shows the characteristics of Sample 1 shown in Table 1. Then, among the samples 9 to 16 shown in Table 3, the sample 12 in which the addition amount of SiO 2 was 0.3 wt% with respect to the main component and the addition amount of Al 2 O 3 was 0.3 wt%, and the SiO. The core loss Pcv increased with respect to the sample 15 in which the addition amount of 2 was 0.3 wt% with respect to the main component and the addition amount of Al 2 O 3 was 0.4 wt%. Sample 13 in which the amount of SiO 2 added was 0.01 wt% with respect to the main component, while the amount of Al 2 O 3 added was 0.4 wt%, and the amount of SiO 2 added was 0.2 wt% with respect to the main component. In sample 14 in which the amount of Al 2 O 3 added was 0.4 wt%, the core loss Pcv was lower than that in sample 9. Therefore, it is desirable that the addition amounts of SiO 2 and Al 2 O 3 to the main components are 0.2 wt% or less and 0.4 wt% or less, respectively.
<Addition amount of Pr 6 O 11 >
The magnetic material according to the embodiment of the present invention contains Ni ferrite having an appropriate composition as a main component, and has an appropriate amount of CoO, Bi 2 O 3 , SiO 2 , and Al 2 O 3 added as subcomponents. to material, is further added in an appropriate amount is Pr 6 O 11, while the low-temperature sintering property is ensured, in which core loss P cv in the high frequency region is reduced. Therefore, in order to determine the proper amount of Pr 6 O 11, to the sample 16 shown in Table 3, we were prepared various samples spiked with Pr 6 O 11.

表4に、Pr11の添加量が異なる各種サンプルの特性を示した。 Table 4 shows the characteristics of various samples with different amounts of Pr 6 O 11 .

Figure 2020155589
表4では、表3に記載したサンプル16の特性も示した。そして、表4に示したように、サンプル16〜18は、いずれも、主成分におけるFe、Zn、Ni、およびCuのそれぞれの組成が、Fe換算で41mol%、ZnO換算で2mol%、NiO換算で48mol%、およびCuO換算で9mol%であるとともに、主成分に対し、CoO、Bi、SiO、およびAlが、それぞれ、0.2wt%、0.7wt%、0.2wt%、および0.2wt%で共通である。そして、Pr11の添加量が各サンプルで異なっている。
Figure 2020155589
Table 4 also shows the characteristics of sample 16 shown in Table 3. As shown in Table 4, in each of the samples 16 to 18, the compositions of Fe, Zn, Ni, and Cu in the main components were 41 mol% in terms of Fe 2 O 3 and 2 mol% in terms of Zn O. , 48 mol% in terms of NiO, and 9 mol% in terms of CuO, and 0.2 wt% and 0.7 wt% of CoO, Bi 2 O 3 , SiO 2 , and Al 2 O 3 with respect to the main components, respectively. , 0.2 wt%, and 0.2 wt% are common. The amount of Pr 6 O 11 added is different for each sample.

そして、Pr11を添加していないサンプル16に対し、主成分に対しPr11を添加したサンプル17〜20の特性をみると、Pr11の添加量が極めて微量な0.01wt%のサンプル17でコアロスPcvの低減が確認された。そして、サンプル18の0.05wt%の添加量におけるコアロスPcvを極小値として、Pr11の添加量が増加していくのにしたがって、コアロスPcvも増加する傾向が確認できる。そして、Pr11の添加量が0.2wt%のサンプル20のコアロスPcvは、基準となるサンプル1のコアロスPcv=2727よりも大きかった。また、Pr11の添加量が0.1wt%のサンプル19は、コアロスPcvが、サンプル16のコアロスPcv=2335よりも大きくなったものの、サンプル1のコアロスPcvよりも小さかった。したがって、サンプル17〜20におけるコアロスPcvの増減傾向を考慮すれば、Pr11の添加量は、0.1wt%未満であることが望ましい。より好ましくは、Pr11の添加量を0.05wt%以下とすることである。
<希土類、アルカリ土類金属を含む添加剤>
ところで、Prは希土類であり、一般的に、希土類に属する元素やその化合物は物性が類似している。そこで、Pr以外の希土類としてLaを含む化合物(例えば、La)を添加剤とした磁性材料をサンプルとして作製した。また、希土類に特性が近似する元素として、アルカリ土類金属のBeを含む化合物(例えば、BeO)を添加物とした磁性材料もサンプルとして作製した。そして、各サンプルの特性を評価した。
Looking at the characteristics of the samples 17 to 20 in which Pr 6 O 11 was added to the principal component with respect to the sample 16 in which Pr 6 O 11 was not added, the amount of Pr 6 O 11 added was extremely small. reduction of core loss P cv has been confirmed in 01wt% of the sample 17. Then, with the core loss P cv at the addition amount of 0.05 wt% of the sample 18 as the minimum value, it can be confirmed that the core loss P cv tends to increase as the addition amount of Pr 6 O 11 increases. Then, the amount of Pr 6 O 11 has a core loss P cv of 0.2 wt% of the sample 20 was greater than the core loss P cv = 2727 samples 1 as a reference. Further, in the sample 19 in which the addition amount of Pr 6 O 11 was 0.1 wt%, the core loss P cv was larger than the core loss P cv = 2335 of the sample 16, but was smaller than the core loss P cv of the sample 1. Therefore, considering the tendency of increase or decrease core loss P cv in samples 17 to 20, the amount of Pr 6 O 11 is desirably less than 0.1 wt%. More preferably, the addition amount of Pr 6 O 11 is 0.05 wt% or less.
<Additives containing rare earth and alkaline earth metals>
By the way, Pr is a rare earth element, and in general, elements belonging to rare earth elements and their compounds have similar physical properties. Therefore, a magnetic material containing a compound containing La as a rare earth other than Pr (for example, La 2 O 3 ) as an additive was prepared as a sample. Further, as an element whose characteristics are similar to those of rare earths, a magnetic material containing a compound containing Be of an alkaline earth metal (for example, BeO) as an additive was also prepared as a sample. Then, the characteristics of each sample were evaluated.

以下の表5に、Pr、La、Beの酸化物を添加物としたサンプルの特性を示した。 Table 5 below shows the characteristics of the sample containing the oxides of Pr, La, and Be as additives.

Figure 2020155589
表5では、表4に記載したサンプル18の特性も示した。表5に示したサンプル21、22は、Pr11以外は、サンプル18と同じ組成であり、表5に示したように、添加剤としてPr11を用いたサンプル18に対し、添加剤にLaを用いたサンプル21では、コアロスPcvが大きく増大し、添加剤にBeOを用いたサンプル22では、共振周波数が50MHzを下回った。したがって、高周波特性を向上させるためには、Pr11を添加剤として用いることが特に有効であることが分かった。
Figure 2020155589
Table 5 also shows the characteristics of sample 18 listed in Table 4. Samples 21 and 22 shown in Table 5 have the same composition as Sample 18 except for Pr 6 O 11 , and as shown in Table 5, they are added to Sample 18 using Pr 6 O 11 as an additive. In the sample 21 using La 2 O 3 as an agent, the core loss Pcv was greatly increased, and in the sample 22 using BeO as an additive, the resonance frequency was lower than 50 MHz. Therefore, it was found that it is particularly effective to use Pr 6 O 11 as an additive in order to improve the high frequency characteristics.

以上より実施例に係る磁性材料は、主成分となるNiフェライトに副成分としてCoO、Bi、SiO、Al、およびPr11が添加されてなる。そして、主成分中のFe、Zn、Cu、Niの割合が、それぞれ、40mol%以上45mol%以下、0mol%以上10mol%以下、5mol%以上15mol%以下、残部がNiであり、かつ、CoO、Bi、SiO、Al、およびPr11の主成分に対する添加量a、b、c、d、およびeが、それぞれ0wt%<a≦0.4wt%、0wt%<b≦0.4wt%、0wt%<c≦0.2wt%、0wt%<d≦0.4wt%、および0wt%<e<0.1wt%となるものである。そして、より好ましくは、0wt%<e≦0.05wt%となるものである。 From the above, the magnetic material according to the embodiment is obtained by adding CoO, Bi 2 O 3 , SiO 2 , Al 2 O 3 , and Pr 6 O 11 as subcomponents to Ni ferrite as the main component. The proportions of Fe, Zn, Cu, and Ni in the main components are 40 mol% or more and 45 mol% or less, 0 mol% or more and 10 mol% or less, 5 mol% or more and 15 mol% or less, and the balance is Ni and CoO. The amounts of a, b, c, d, and e added to the main components of Bi 2 O 3 , SiO 2 , Al 2 O 3 , and Pr 6 O 11 are 0 wt% <a ≤ 0.4 wt% and 0 wt% <, respectively. b ≦ 0.4 wt%, 0 wt% <c ≦ 0.2 wt%, 0 wt% <d ≦ 0.4 wt%, and 0 wt% <e <0.1 wt%. Then, more preferably, 0 wt% <e ≦ 0.05 wt%.

s1 主成分原料秤量・混合工程、s2 仮焼成工程、s3 粉砕工程、
s4 副成分添加工程、s5 造粒工程、s6 成形工程、s7 焼成工程
s1 Principal component raw material weighing / mixing process, s2 Temporary firing process, s3 Grinding process,
s4 sub-component addition process, s5 granulation process, s6 molding process, s7 firing process

Claims (3)

Fe換算でxmol%のFe、ZnO換算でymol%のZn、CuO換算でzmol%のCu、およびNiO換算で(100−x−y−z)mol%のNiを含む主成分に、副成分として、前記主成分に対してawt%のCoO、bwt%のBi、cwt%のSiO、dwt%のAl、およびewt%のPr11が添加されてなり、
40≦x≦45、0≦y≦10、5≦z≦15、
0<a≦0.3、0<b≦1.0、0<c≦0.2、0<d<0.4、0<e<0.1
であることを特徴とする磁性材料。
Fe 2 O 3 equivalent x mol% Fe, ZnO equivalent ymol% Zn, CuO equivalent zmol% Cu, and NiO equivalent (100-x-yz) mol% Ni as the main component. As subcomponents, awt% of CoO, bwt% of Bi 2 O 3 , cwt% of SiO 2 , dwt% of Al 2 O 3 and ewt% of Pr 6 O 11 are added to the main component. ,
40 ≦ x ≦ 45, 0 ≦ y ≦ 10, 5 ≦ z ≦ 15,
0 <a ≦ 0.3, 0 <b ≦ 1.0, 0 <c ≦ 0.2, 0 <d <0.4, 0 <e <0.1
A magnetic material characterized by being.
請求項1に記載の磁性材料であって、0<e≦0.05であることを特徴とする磁性材料。 The magnetic material according to claim 1, wherein 0 <e ≦ 0.05. 請求項1又は2に記載の磁性材料からなる焼結体で形成される電気絶縁性の磁性層と、導電体からなる電極パターンが形成された電極層とが層状に積層されてなる積層チップ部品であって、
前記導電体は銀である
ことを特徴とする積層チップ部品。
A laminated chip component in which an electrically insulating magnetic layer formed of a sintered body made of the magnetic material according to claim 1 or 2 and an electrode layer having an electrode pattern made of a conductor are laminated in layers. And
A laminated chip component characterized in that the conductor is silver.
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