JP2867196B2 - セラミックインダクタ部品および複合積層部品 - Google Patents

セラミックインダクタ部品および複合積層部品

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JP2867196B2
JP2867196B2 JP4086433A JP8643392A JP2867196B2 JP 2867196 B2 JP2867196 B2 JP 2867196B2 JP 4086433 A JP4086433 A JP 4086433A JP 8643392 A JP8643392 A JP 8643392A JP 2867196 B2 JP2867196 B2 JP 2867196B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミックインダクタ
部品およびLC複合部品等の複合積層部品に関する。
【0002】
【従来の技術】積層セラミックLC複合部品は、セラミ
ック誘電体層と内部電極層とを積層して構成されるコン
デンサチップ体と、セラミック磁性層と内部導体とを積
層して構成されるインダクタチップ体とを一体的に形成
したものである。
【0003】このような複合積層部品は、体積が小さい
こと、堅牢性および信頼性が高いことなどから、各種電
子機器に多用されている。
【0004】これらの部品、例えばLC複合部品は、通
常、内部導体用ペースト、磁性層用ペースト、誘電体層
用ペーストおよび内部電極層用ペーストを厚膜技術によ
って積層一体化した後、焼成し、得られた焼結体表面に
外部電極用ペーストを印刷ないし転写した後、焼成する
ことにより製造される。この場合、磁性層に用いられる
磁性材料としては、低温焼成が可能であることからNi
−Cu−ZnフェライトやNi−Znフェライトが一般
に用いられている。
【0005】しかし、セラミックインダクの磁性材料と
して、Ni−Cu−ZnフェライトやNi−Znフェラ
イトを用いる場合、その原料としての酸化ニッケルや酸
化鉄の種類、すなわちそれらが高純度であるか否かなど
により、インダクタンスLやQが大いに影響されること
が判明した。
【0006】本発明者らはこのような現象につき検討を
行なったところ、フェライト原料中のSおよびClの含
有量に応じて、焼結の際、導電体層中のAgのフェライ
ト中への拡散が不十分となったり、あるいは過剰となっ
たりし、これによりインダクタンスLやQが低下するこ
とを突き止めた。
【0007】酸化鉄を製造するに当たり今日主に採られ
ているルスナー法等の酸化鉄の製造方法は、塩化鉄にお
ける塩酸酸洗を出発原料とし、熱分解によってα−Fe
23 を得る方法であるため、必然的に微量のClが酸
化鉄原料中に含まれることになり、また、鉄鋼の硫酸酸
洗廃液から結晶化した硫酸鉄やイルメナイト鉱石から酸
化チタンを製造する際に、副生する硫酸鉄を熱分解して
α−Fe23 を得る方法では、必然的に微量のSが酸
化鉄原料中に含まれることとなって、インダクタンスL
やQに大きな影響を及ぼすことになる。また、原料とし
ての酸化ニッケル中にも微量のSが含まれている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、セラ
ミックインダクタ部品におけるフェライト中のSおよび
Clの含有量を所定範囲内に設定して、焼結の際におけ
る導電体層中のAgのフェライト中への拡散を制御し、
インダクタンスLおよびQを高い値に保持することにあ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
(1)〜(4)の本発明によって達成される。 (1) セラミック磁性層と内部導体とを積層して構成
されるインダクタ部を有するセラミックインダクタ部品
であって、前記セラミック磁性層がNi−Cu−Znフ
ェライトまたはNi−Znフェライトを含有し、前記内
部導体がAgを主体とする導電材を含有し、前記セラミ
ック磁性層中のS成分の含有量がS換算で5〜150pp
m で、かつCl成分の含有量がCl換算で10〜300
ppm であることを特徴とするセラミックインダクタ部
品。
【0010】(2) セラミック磁性層と内部導体とを
積層して構成されるインダクタ部を有するセラミックイ
ンダクタ部品であって、前記セラミック磁性層がNi−
Cu−ZnフェライトまたはNi−Znフェライトを含
有し、前記内部導体がAgを主体とする導電材を含有
し、原料段階におけるフェライト粉中のS成分の含有量
がS換算で10〜500ppm で、かつCl成分の含有量
がCl換算で10〜600ppm であることを特徴とする
セラミックインダクタ部品。
【0011】(3) セラミック磁性層と内部導体とを
積層して構成されるインダクタ部を少なくとも有する複
合積層部品であって、前記セラミック磁性層がNi−C
u−ZnフェライトまたはNi−Znフェライトを含有
し、前記内部導体がAgを主体とする導電材を含有し、
前記セラミック磁性層中のS成分の含有量が5〜150
ppm で、かつCl成分の含有量がCl換算で10〜30
0ppm であることを特徴とする複合積層部品。
【0012】(4) セラミック磁性層と内部導体とを
積層して構成されるインダクタ部を少なくとも有する複
合積層部品であって、前記セラミック磁性層がNi−C
u−ZnフェライトまたはNi−Znフェライトを含有
し、前記内部導体がAgを主体とする導電材を含有し、
原料段階におけるフェライト粉中のS成分の含有量がS
換算で10〜500ppm で、かつCl成分の含有量がC
l換算で10〜600ppm であることを特徴とする複合
積層部品。
【0013】
【作用】本発明のセラミックインダクタ部品は、フェラ
イトである磁性層中のS成分の含有量がS換算で5〜1
50ppm 、好ましくは6〜130ppm で、かつCl成分
の含有量がCl換算で10〜300ppm 、好ましくは1
5〜280ppm 、あるいは原料となるフェライト成分中
のSの含有量が10〜500ppm 、好ましくは20〜4
80ppm で、かつClの含有量が10〜600ppm 、好
ましくは20〜580ppm であることを必要とするが、
この理由は、SまたはCl成分の含有量がこれらの範囲
を超えている場合には、内部導体中のAgの拡散が増大
し、インダクタンスLおよびQの顕著な低下を来たすこ
とになるからである。一方、SまたはCl成分の含有量
がこれらの範囲未満でもインダクタンスLおよびQの低
下を招くこととなり、好ましくない。なお、S成分は、
S、S化合物、あるいはSO4 イオン等であり、またC
l成分は、FeCl3 、FeCl2 、NiCl2 等のC
l等である。また、原料手段の含有量とは、フェライト
原料粉末のS成分およびCl成分の含有量の総計であ
る。このようなセラミックインダクタ部品を少なくとも
有する複合積層部品は、優れた性能を有し、電子部品と
して多くの用途を有し得るものである。なお、磁性層中
のSは、磁性層を分離し、これを粉砕したのち、これを
酸化燃焼させ、変換されたSO2 を赤外線検出器で分析
すればよい。またClは、粉砕後の試料を水中にて超音
波分散させ、遠心分離後、濾過し、イオンクロマトグラ
フにて測定すればよい。
【0014】
【具体的構成】以下、本発明の具体的構成について詳細
に説明する。
【0015】本発明の複合積層部品の好適実施例である
積層セラミックLC複合部品を図1に示す。
【0016】図1に示される本発明の一例LC複合部品
1は、セラミック誘電体層21と内部電極層25とを積
層して構成されるコンデンサチップ体2と、セラミック
磁性層31と内部導体35とを積層して構成されるイン
ダクタチップ体3とを一体化したものであり、表面に外
部電極51を有する。
【0017】インダクタチップ体3のセラミック磁性層
31の材質としては、Ni−Cu−Znフェライトまた
はNi−Znフェライト、特にNi−Cu−Znフェラ
イトを用いる。
【0018】本発明で用いるNi−Znフェライトに特
に制限はなく、目的に応じて種々の組成のものを選択す
ればよいが、例えば、NiOの含有量は、10〜25モ
ル%、ZnOの含有量は、15〜40モル%であること
が好ましい。
【0019】また、本発明で用いるNi−Cu−Znフ
ェライトに特に制限はなく、目的に応じて種々の組成の
ものを選択すればよいが、例えば、NiOの含有量は、
15〜25モル%、CuOの含有量は、5〜15モル
%、ZnOの含有量は、20〜30モル%であることが
好ましい。
【0020】また、この他、Co、Mn等が全体の5wt
% 程度以下含有されていてもよい。さらにCa、Si、
Bi、V、Pb等が1wt% 程度以下含有されていてもよ
い。
【0021】また、Ni−Znフェライトを用いる場
合、通常、さらにホウケイ酸ガラス等の各種ガラスが含
有されてもよい。
【0022】本発明において、内部導体35を構成する
導電材は、インダクタとして実用的なQを得るためには
抵抗率の小さいことが必要であるので、Agを主体とす
る導電材を用いることが好ましい。この際、銀の含有量
が90重量%以上のもの、特に純度99.9重量%以上
の純銀を用いることが好ましい。このように、特に純銀
を用いることにより比抵抗をきわめて小さくすることが
できる。
【0023】LC複合部品1のインダクタチップ体3
は、従来公知の構造とすればよく、外形は通常ほぼ直方
体状の形状とする。そして図1に示されるように、内部
導体35は磁性層31内にて通常スパイラル状に配置さ
れて内部巻線を構成し、その両端部は各外部電極51、
51に接続されている。
【0024】このような場合、内部導体35の巻線パタ
ーン、すなわち閉磁路形状は種々のパターンとすること
ができ、またその巻数も用途に応じ適宜選択すればよ
い。また、インダクタチップ体3の各部寸法等には制限
はなく、用途に応じ適宜選択すればよい。
【0025】なお、内部導体35の厚さは、通常5〜3
0μm 程度、巻線ピッチは通常10〜400μm 程度、
巻数は通常1.5〜50.5ターン程度とされる。ま
た、磁性層31のベース厚は通常100〜500μm 程
度、内部導体35、35間の磁性層厚は通常10〜10
0μm 程度とする。
【0026】コンデンサチップ体2のセラミック誘電体
層21には特に制限がなく種々の誘電体材料を用いてよ
いが、焼成温度が低いことから、酸化チタン系誘電体を
用いることが好ましい。また、その他、チタン酸系複合
酸化物、ジルコン酸系複合酸化物、あるいはこれらの混
合物を用いることもできる。また、焼成温度を低下させ
るために、ホウケイ酸ガラス等のガラスを含有させても
よい。
【0027】具体的には、酸化チタン系としては、必要
に応じNiO、CuO、Mn34、Al23、Mg
O、SiO2 等、特にCuOを含むTiO2 等が、チタ
ン酸系複合酸化物としては、BaTiO3 、SrTiO
3、CaTiO3 、MgTiO3やこれらの混合物等が、
ジルコン酸系複合酸化物としては、BaZrO3 、Sr
ZrO3 、CaZrO3 、MgZrO3 やこれらの混合
物等が挙げられる。
【0028】本発明において、内部電極層25を構成す
る導電材に特に制限はなく、Ag、Pt、Pd、Au、
Cu、Niや、例えばAg−Pd合金など、これらを1
種以上含有する合金等から選択すればよいが、特にA
g、Ag−Pd合金などのAg合金等が好適である。
【0029】LC複合部品1のコンデンサチップ体2
は、従来公知の構造とすればよく、外形は通常ほぼ直方
体状の形状とする。そして図1に示されるように、内部
電極層25の一端は外部電極51に接続されている。
【0030】コンデンサチップ体2の各部寸法等には特
に制限はなく、用途等に応じ適宜選択すればよい。
【0031】なお、誘電体層21の積層数は目的に応じ
て定めればよいが、通常1〜100程度である。また、
誘電体層21の一層あたりの厚さは、通常20〜150
μm程度であり、内部電極層25の一層あたりの厚さ
は、通常5〜30μm 程度である。
【0032】本発明のLC複合部品1の外部電極51を
構成する導電材に特に制限はなく、例えば、Ag、P
t、Pd、Au、Cu、NiやAg−Pd合金などのこ
れらを1種以上含有する合金等から選択すればよいが、
特にAg、Ag−Pd合金などのAg合金等が好適であ
る。また、外部電極51の形状や寸法等には特に制限が
なく、目的や用途等に応じて適宜決定すればよいが、厚
さは、通常100〜2500μm 程度である。
【0033】本発明のLC複合部品1の寸法には特に制
限がなく、目的や用途等に応じて適宜選択すればよい
が、通常(1.6〜10.0mm)×(0.8〜15.0
mm)×(1.0〜5.0mm)程度である。
【0034】本発明の複合積層部品は、前述したLC複
合部品に限定されるものではなく、前述した構成を一部
に有するものであれば、この他各種の複合積層部品であ
ってもよい。
【0035】本発明のLC複合部品1等の複合積層部品
は、ペーストを用いた通常の印刷法やシート法により製
造することができる。
【0036】セラミック磁性層用ペーストは、次のよう
にして作製する。
【0037】まず、S成分およびCl成分の含有量が本
発明の範囲に設定されたフェライトの原料粉末、例えば
NiO、ZnO、CuO、Fe23 等の各種粉末を、
所定量ボールミル等により湿式混合する。用いる原料粉
末の粒径は0.1〜10μm程度とする。また、原料粉
末のSおよびClは、前記の化学分析によって容易に測
定することができる。
【0038】こうして湿式混合したものを、通常スプレ
ードライヤーにより乾燥し、その後仮焼する。これを通
常は、ボールミルで粉体粒径0.01〜0.5μm 程度
の粒径となるまで湿式粉砕し、スプレードライヤーによ
り乾燥する。
【0039】得られたフェライト粉末を、エチルセルロ
ース等のバインダと、テルピネオール、ブチルカルビト
ール等の溶剤と混練してペースト化する。
【0040】なお、磁性層用ペースト中には、必要に応
じて各種ガラスや酸化物を含有させることができる。
【0041】セラミック誘電体層用ペーストの構成に特
に制限はなく、上記したようなセラミック誘電体層の組
成に応じて各種誘電体材料あるいは焼成により誘電体と
なる原料粉末を選択し、各種バインダおよび溶剤と混練
して調製すればよい。
【0042】原料粉末としては、通常、酸化チタン系お
よびチタン酸系複合酸化物等を構成する酸化物を用いれ
ばよく、対応する酸化物誘電体の組成に応じ、Ti、B
a、Sr、Ca、Zr等の酸化物を用いればよい。
【0043】またこれらは焼成により酸化物になる化合
物、例えば炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩、シュウ酸塩、有機
金属化合物等を用いてもよい。
【0044】これらの原料粉末は、通常、平均粒子径
0.1〜5μm 程度のものが用いられる。
【0045】また、必要に応じ、各種ガラスが含有され
ていてもよい。
【0046】また、焼結助剤等として、必要に応じて各
種ガラスや酸化物を含有させてもよい。
【0047】また、混合材料を用いない場合、例えば非
磁性Znフェライト等を用いる場合にも前記と同様にし
てペーストを作製すればよい。
【0048】内部導体用ペースト、内部電極層用ペース
ト、および外部電極用ペーストは、それぞれ、上記した
各種導電性金属、合金、あるいは焼成後に上記した導電
材となる各種酸化物、有機金属化合物、レジネート等
と、上記した各種バインダおよび溶剤とを混練して作製
する。
【0049】上記した各ペースト中のバインダおよび溶
剤の含有量に特に制限はなく、通常の含有量、例えば、
バインダは1〜5wt% 程度、溶剤は10〜50wt% 程度
とすればよい。また、各ペースト中には、必要に応じて
各種分散剤、可塑剤、誘電体、絶縁体等から選択される
添加物が含有されていてもよい。これらの総含有量は、
10wt% 以下であることが好ましい。
【0050】LC複合部品1を製造するに際しては、例
えば、まず、磁性層用ペ−ストおよび内部導体用ペ−ス
トをPET等の基板上に積層印刷する。
【0051】なお、磁性層用ペーストや誘電体層用ペー
ストを用いてグリーンシートを形成し、この上に内部導
体用ペーストや内部電極層用ペーストを印刷した後、こ
れらを積層してグリーンチップを形成してもよい。この
場合、磁性層に隣接する誘電体層は直接印刷すればよ
い。
【0052】次いで、外部電極用ペーストをグリーンチ
ップに印刷ないし転写し、磁性層用ペースト、内部導体
用ペースト、誘電体層用ペースト、内部電極層用ペース
トおよび外部電極用ペーストを同時焼成する。
【0053】また、先にチップ体を焼成し、その後に外
部電極用ペーストを印刷して焼成することもできる。
【0054】焼成温度は、800〜930℃、特に85
0〜900℃とすることが好ましい。また、焼成時間
は、0.05〜5時間、特に0.1〜3時間とすること
が好ましい。焼成は、PO2 =1〜100%で行なう。
【0055】また、外部電極焼き付けのための焼成温度
は、通常500〜700℃程度、焼成時間は、通常10
分〜3時間程度であり、焼成は通常、空気中で行なう。
【0056】本発明では、焼成時および焼成後、大気よ
り酸素を過剰に含む雰囲気中で熱処理を行なうことが好
ましい。
【0057】酸素過剰雰囲気中で熱処理を行なうことに
よって、Cu、Zn等の金属やCu2 O、Zn2 O等の
抵抗が低い酸化物の形で析出した物や析出していた物を
CuO、ZnO等の抵抗が高く実害のない酸化物の形で
析出させることができる。このため部品の回路抵抗がよ
り一層向上する。
【0058】また、前記熱処理は、最後の焼成時および
最後の焼成後に行なうことが好ましい。
【0059】例えば、チップ体の焼成と外部電極を焼き
付けるための焼成とを同時に行う場合は、この焼成の時
およびこの焼成の後、チップ体の焼成後に外部電極を焼
き付けるための焼成を行なう場合は、外部電極を焼き付
ける時や外部電極を焼き付けた後に所定の熱処理を行な
うことが好ましい。なお、後者のように2度焼成を行な
う場合は、場合によっては、さらにチップ体の焼成時や
チップ体の焼成後に熱処理を行なってもよい。
【0060】熱処理雰囲気中の酸素分圧比は、20〜1
00%、より好ましくは50〜100%、特に好ましく
は100%が好ましい。
【0061】前記範囲未満では、Cu、Zn、Cu2
O、Zn2 O等の析出を抑制する能力が低下する。
【0062】このような酸素過剰雰囲気中での熱処理
は、通常、焼成時や外部電極の焼き付け時に同時に行わ
れるため、熱処理温度や保持時間等の諸条件は、焼成条
件や外部電極焼き付け条件と同様であるが、熱処理のみ
を単独で行う場合、熱処理温度は、550〜900℃、
特に、650〜800℃、保持時間は0.5〜2時間、
特に1〜1.5時間とすることが好ましい。
【0063】なお、LC複合部品以外の複合積層部品の
場合も前記のとおり作製すればよい。
【0064】このようにして製造されたLC複合部品等
の本発明の複合積層部品は、外部電極に半田付等を行な
うことにより、プリント基板上等に実装され、各種電子
機器等に使用される。
【0065】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例を挙げ、本発明
をさらに詳細に説明する。
【0066】下記の各ペーストを調製した。 (磁性体層用ペースト)粒径0.1〜3.0μm 程度の
NiO(17モル%)、CuO(9モル%)、ZnO
(25モル%)およびFe23 (49モル%)の粉体
を用い、これらをボールミルを用いて湿式混合し、つい
で、この湿式混合物をスプレードライヤーにより乾燥
し、750℃にて仮焼し、顆粒として、これをボールミ
ルにて粉砕したのちスプレードライヤーで乾燥し、平均
粒径0.1μm のNi−Cu−Znフェライト原料粉末
とした。次いで、この原料粉末100重量部に対し、エ
チルセルロース3.84重量部およびテルピネオール7
8重量部を加え、三本ロールにて混練し、ペーストとし
た。
【0067】(内部導体用ペースト)平均粒径0.8μ
m のAg100重量部に対し、エチルセルロース2.5
重量部およびテルピネオール40重量部を加え、三本ロ
ールにて混練し、ペーストとした。
【0068】このようにして作製された磁性層用ペース
トと内部導体用ペーストとを印刷積層し、印刷積層法に
より、表1および表2に示すようなSおよびClの含有
量の異なる種々の積層積層型チップインダクタを製造し
た。
【0069】この場合、焼成温度は890℃、焼成時間
は2時間とし、焼成雰囲気は大気中とした。
【0070】得られた積層型チップインダクタの寸法
は、4.5mm×3.2mm×1.1mmであった。また、巻
数は9.5ターンとした。
【0071】また、試験用に上記とフェライト原料粉末
を使用して、同様の焼成条件にてトロイダルコアを製造
した。このトロイダルコアの外径は11.1mm、内径は
5.1mm、厚みは2.4mm、巻数は20ターン、線径は
0.35mmとした。
【0072】これら積層型チップインダクタおよびトロ
イダルコアについて、測定周波数1MHz、測定電流
0.1mA(チップインダクタ9および1.0mA(トロイ
ダルコア)の条件にてインダクタンスL(μH)および
Qを求めた。得られた結果を表1および表2に併記す
る。
【0073】
【表1】
【0074】
【表2】
【0075】表1および表2に示す結果から、Ag導体
存在下でのS成分量およびCl成分量を規制する本発明
の効果が明らかである。
【0076】なお、表1に示す実施例の各特性値は、原
料中のCl成分の含有量が120ppm でCl成分の含有
量が本発明の範囲内の85ppm であり、同様に表2に示
す実施例の各特性値は、原料中のS成分の含有量が20
2ppm でS成分の含有量が本発明の範囲内の22ppm で
あった。また、磁性体層中のSおよびCl成分の含有量
は前記の方法によって測定した。
【0077】
【発明の効果】本発明のセラミックインダクタ部品は、
フェライト中のSおよびCl成分の含有量を所定範囲内
に設定したことにより、導電体層中のAgのフェライト
中への拡散が制御され、インダクタンスLおよびQが高
い値に保持される。従って、このようなセラミックイン
ダクタ部品を少なくとも有する複合積層部品はその性能
に優れ、各種電子機器に有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の複合積層部品の好適実施例であるLC
複合部品が示される断面図である。
【符号の説明】
1 LC複合部品 2 コンデンサチップ体 21 セラミック誘電体層 25 内部電極 3 インダクタチップ体 31 セラミック磁性層 35 内部導体 51 外部電極

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セラミック磁性層と内部導体とを積層し
    て構成されるインダクタ部を有するセラミックインダク
    タ部品であって、 前記セラミック磁性層がNi−Cu−Znフェライトま
    たはNi−Znフェライトを含有し、前記内部導体がA
    gを主体とする導電材を含有し、前記セラミック磁性層
    中のS成分の含有量がS換算で5〜150ppm で、かつ
    Cl成分の含有量がCl換算で10〜300ppm である
    ことを特徴とするセラミックインダクタ部品。
  2. 【請求項2】 セラミック磁性層と内部導体とを積層し
    て構成されるインダクタ部を有するセラミックインダク
    タ部品であって、 前記セラミック磁性層がNi−Cu−Znフェライトま
    たはNi−Znフェライトを含有し、前記内部導体がA
    gを主体とする導電材を含有し、原料段階におけるフェ
    ライト成分のS成分の含有量がS換算で10〜500pp
    m で、かつCl成分の含有量がCl換算で10〜600
    ppm であることを特徴とするセラミックインダクタ部
    品。
  3. 【請求項3】 セラミック磁性層と内部導体とを積層し
    て構成されるインダクタ部を少なくとも有する複合積層
    部品であって、 前記セラミック磁性層がNi−Cu−Znフェライトま
    たはNi−Znフェライトを含有し、前記内部導体がA
    gを主体とする導電材を含有し、前記セラミック磁性層
    中のS成分の含有量が5〜150ppm で、かつCl成分
    の含有量がCl換算で10〜300ppm であることを特
    徴とする複合積層部品。
  4. 【請求項4】 セラミック磁性層と内部導体とを積層し
    て構成されるインダクタ部を少なくとも有する複合積層
    部品であって、 前記セラミック磁性層がNi−Cu−Znフェライトま
    たはNi−Znフェライトを含有し、前記内部導体がA
    gを主体とする導電材を含有し、原料段階におけるフェ
    ライト成分中のS成分の含有量がS換算で10〜500
    ppm で、かつCl成分の含有量がCl換算で10〜60
    0ppm であることを特徴とする複合積層部品。
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