JPH06333720A - 磁性フェライトの製造方法、磁性フェライト、積層型インダクタ部品、複合積層部品および磁心 - Google Patents
磁性フェライトの製造方法、磁性フェライト、積層型インダクタ部品、複合積層部品および磁心Info
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Abstract
体を粉砕容器内に収納した状態で粉砕して、フェライト
原料を製造する磁性フェライトの製造方法において、前
記粉砕容器内の雰囲気を、空気より酸素分圧の高い雰囲
気としたことを特徴とするものである。 【効果】 フェライト結晶粒界上のストレス縞(干渉
縞)が従来の条件でのフェライトより極端に低減され、
高いインダクタンスLで、良好な温度特性が得られる。
Description
方法、磁性フェライト、この磁性フェライトを磁性材料
として用いるインダクタ部品、およびLC複合部品等の
複合積層部品に関する。
からインダクタや複合積層部品等、各種電子部品として
用いられている。
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、フェライト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。
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。
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系フェライトが一般に用いられている。
は、次のようにして製造される。出発原料としては、通
常NiO、CuO、ZnOおよびFe2 O3 等を用い、
それらを適量秤量し、ボールミル等により湿式混合す
る。こうして湿式混合したものを、通常スプレードライ
ヤにより乾燥し、その後仮焼し、仮焼体を湿式粉砕して
フェライト粉末を得る。
器であるポットと、粉砕媒体である金属性ボールとを用
いるボールミルで、上記ポット内に仮焼体、金属性ボー
ルおよび通常水である粉砕時の分散媒を入れた状態で粉
砕を行なう。このとき、従来のボールミルにおいては、
上記ポット内の雰囲気は空気である。
ェライトは、概略上記したようにして製造されるが、こ
のようにして製造されるフェライト粉末を用いた各種電
子部品について、インダクタンスLの更なる増大、およ
びインダクタンスLの温度特性の更なる向上が望まれて
いる。
タンスLが増大し、該インダクタンスLの温度特性が向
上した電子部品を構成することができる磁性フェライト
を製造する方法を提供することを目的とするものであ
る。
(1)〜(8)の本発明によって達成される。 (1)仮焼体を粉砕容器内に収納した状態で粉砕して、
フェライト原料を製造する磁性フェライトの製造方法に
おいて、前記粉砕容器内の雰囲気を、空気より酸素分圧
の高い雰囲気としたことを特徴とする磁性フェライトの
製造方法。 (2)上記(1)の方法により製造された磁性フェライ
ト。 (3)Ni−Cu−Zn系磁性フェライトである上記
(2)の磁性フェライト。 (4)Cu成分の出発原料として水酸化銅を用いる上記
(3)の磁性フェライト。 (5)フェライトの組成がFe2 O3 :45〜50mo
l%、NiO:4〜50mol%、CuO:3〜30m
ol%およびZnO:0.5〜35mol%である上記
(3)または(4)の磁性フェライト。 (6)フェライト磁性層と内部導体層とを積層して構成
されるインダクタ部を有するインダクタ部品であって、
前記フェライト磁性層が上記(2)ないし(5)のいず
れかの磁性フェライトで構成されていることを特徴とす
る積層型インダクタ部品。 (7)フェライト磁性層と内部導体層とを積層して構成
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、前記フェライト磁性層が上記(2)ないし
(5)のいずれかの磁性フェライトで構成されているこ
とを特徴とする複合積層部品。 (8)上記(2)ないし(5)のいずれかの磁性フェラ
イトを焼成することによって得られた磁性フェライト焼
結体で構成されている磁心。
と、該電子部品の磁性フェライトの微細構造との関係を
研究した結果、磁性フェライト層の断面の透過型電子顕
微鏡写真において、フェライト結晶粒界上にストレス縞
(干渉縞)がある場合に、インダクタンスLの劣化、お
よびQの劣化があることを見出した。更に、ストレス縞
(干渉縞)の発生原因を詳しく調べた結果、Ni−Cu
−Zn系フェライトから解離したCuOX が結晶粒界に
析出することでフェライト粒子に圧縮応力を与え、格子
が歪み、上記ストレス縞(干渉縞)が発生していること
が判明した。
けるCuOX の析出を抑制すべく、種々研究を行なった
ところ、上記CuOX の析出は、ボールミルのポット内
の雰囲気の酸素分圧が高くなればなる程減少することを
見出した。
上記ポット内の雰囲気の酸素分圧を空気のそれより高
め、仮焼体の粉砕を行なうものである。
素分圧を空気のそれより高めた条件で仮焼体の粉砕を行
なったフェライト素材を用いた電子部品は、フェライト
結晶粒界上のストレス縞(干渉縞)が従来の条件でのフ
ェライトより極端に低減され、高いインダクタンスL
で、良好な温度特性が得られる。
に説明する。
イトとしては、Ni−Cu−Zn系磁性フェライトが用
いられる。Ni−Cu−Zn系磁性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、Fe2 O3 :45〜50mol%、特に47.
5〜49.5mol%、NiO:4〜50mol%、特
に5〜45mol%、CuO:3〜30mol%、特に
4.5〜15.5mol%およびZnO:0.5〜35
mol%、特に1〜31mol%であることが好まし
い。
以下含有されていてもよく、またCa、Si、Bi、
V、Pb等が1wt% 程度以下含有されていてもよい。
Cu成分として、酸化銅あるいは水酸化銅を用いる。こ
こで、水酸化銅とは、水酸化銅(I)Cu(OH)およ
び水酸化銅(II)Cu(OH)2 の両者を含むものとす
る。
は、本発明の積層インダクタすなわち積層型インダクタ
の好適例が示される。
電体層3とが交互に積層一体化されて構成されるチップ
体10を有する。
れるとともに、隣接する導電体層3は、第2図に示され
るように、互いに導通しており、これによりコイルが形
成されている。
電体層3と導通する外部電極5が設けられている。
なく、用途等に応じて適宜選択すればよいが、通常、外
形はほぼ直方体状の形状とし、寸法は(1.0〜5.
6)mm×(0.5〜5.0)×(0.6〜1.9)mm程
度とすればよい。
しては、上記のようなNi−Cu−Zn系磁性フェライ
トを使用する。Ni−Cu−Zn系磁性フェライトは、
低温焼成材料であり、このような磁性層を用いたとき、
本発明の積層型インダクタは焼成時液相の生成が無く、
しかも電気抵抗の点で、より優れたものとなる。
は、後記の導電体層用ペーストと800〜950℃、特
に850〜900℃の焼成温度にて同時焼成して形成で
きる。
ないが、通常ベース厚は、250〜500μm 程度、導
電体層3、3間の磁性体層厚は、10〜100μm 程度
とする。
電体層材質は何れも使用できる。
等を用いればよいが、このうち、AgまたはAg合金、
特にAgが好適である。
含むAg−Pd合金等が好適である。
導電体層用ペーストを塗布した後、焼成して形成される
ものである。
電体層3内部に、空孔が形成されることが多い。
磁性体層2内にて、通常スパイラル状に配置され、その
両端部は一対の各外部電極5、5に接続されている。
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、厚さ、ピッチ等も用途に応じ適
宜選択すればよい。
μm 程度、巻線ピッチは、通常40〜100μm 程度、
巻数は、通常1.5〜50.5ターン程度とすればよ
い。
特に制限がなく、各種導電体材料、例えばAg、Ni、
Cu等あるいはAg−Pd等のこれらの合金などの印刷
膜、メッキ膜、蒸着膜、イオンプレーティング膜、スパ
ッタ膜あるいはこれらの積層膜などいずれも使用可能で
ある。
や用途に応じ適宜決定すればよいが、通常5〜30μm
程度である。
発明の積層型インダクタの製造方法について説明する。
ーストおよび外部電極用ペーストをそれぞれ製造する。
トは、次のようにして製造される。
は、所定量のNiO、ZnO、CuO、Fe2 O3 等の
フェライト原料粉末をボールミル等により湿式混合す
る。用いる各原料粉末の平均粒径は通常0.1〜10μ
m 程度とする。
ードライヤー等により乾燥させ、その後仮焼し、仮焼体
を形成する。この仮焼体を、平均粒径が0.01〜0.
1μm 程度になるまでボールミルにて湿式粉砕し、スプ
レードライヤー等により乾燥する。
砕の条件は例えば次の通りである。 ポット :ステンレスボールミルポット 粉砕媒体 :スチールボール 粉砕時の分散媒:水 ポット内雰囲気:空気より酸素分圧の高い雰囲気 上記酸素分圧は、体積比で30%以上、特に70〜10
0%が望ましい。 粉砕時間 :40〜70時間
ルロース、アクリル樹脂等のバインダーと、テルピネオ
ール、ブチルカルビトール等の溶媒とを混合し、例えば
3本ロール等で混練してペーストとする。
化物を含有させることができる。
子を用いることも可能である。
トは、通常、導電性粒子と、バインダーと、溶剤とを含
有する。
ストに用いられるものであれば特に制限がなく、金属や
金属酸化物等の焼成後に金属になるものを用いればよ
い。
u、Pd等の1種以上を含む金属単体、あるいはこれら
の合金が好ましい。
化物が好適である。
いが、ほぼ球状の形状が好ましい。また、導電性粒子の
平均粒径Dは、0.1〜1μm 、特に0.1〜0.4μ
m であることが好ましい。
り、また、印刷に適切でない。
成できない。
布がシャープなものを用いることが好ましい。
するとき、D/2〜2Dの粒径の粒子が、全体の30重
量%以上、特に40重量%以上存在することが好まし
い。
ため、30〜60重量%、特に40〜60重量%とする
ことが好ましい。
できない。
察し、粒子の投影面積から円換算して算出すればよい。
ばエチルセルロース、アクリル樹脂、ブチラール樹脂等
公知のものはいずれも使用可能である。
量%程度とする。
チルカルビトール、ケロシン等公知のものはいずれも使
用可能である。
とする。この他、総計10重量%程度以下の範囲で、必
要に応じ、ソルビタン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪
酸エステル等の分散剤や、ジオクチルフタレート、ジブ
チルフタレート、ブチルフタリルグリコール酸ブチル等
の可塑剤や、デラミ防止、焼結抑制等の目的で、誘電
体、磁性体、絶縁体等の各種セラミック粉体等を添加す
ることもできる。
ロール等で混練してペーストとする。
粒子が過不足なくペースト内に分散されるように混練す
る。
等の基材上に、混練後の導電体層用ペーストを塗布し、
塗膜の最上面を2000〜10000倍のSEM像に
て、観察したとき、塗膜の最外面に導電性粒子が存在し
ない領域の面積比が20〜60%、好ましくは30〜5
0%、特に好ましくは35〜45%となるまで混練す
る。
平均粒径Dの1〜5倍程度の領域である。
と、間隙6内にて、導電体層3が占める断面面積比が8
5%をこえ、また、磁性体層2と、導電体層3との接触
率が50%をこえ、また、導電体層3の空孔率が50%
をこえる。
用ペーストを得るには、例えば3本ロールのロール間
隙、粘度、混練時間等を適宜調整すればよい。
粉末を含有する通常のペーストを用いればよい。
用ペーストは、印刷法、転写法、グリーンシート法等に
より、積層される。
焼成を行なう。
適宜決定すればよいが、通常下記のとおりである。
合は、非酸化性雰囲気とし、このほか、Ag、Pd等を
用いる場合は大気中でよい。
る積層セラミックLC複合部品を図3に示す。
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CT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ITを一体化したものであり、表面に外部電極51を
有する。なお、インダクタチップ体IT自体は、上記積層
インダクタ1のチップ体10と同じであってよいので、
ここではその説明を省略する。
体CT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。
に応じNiO、CuO、Mn3 O4、Al2 O3 、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 、
SrZrO3 、CaZrO3 、MgZrO3 やこれらの
混合物等が挙げられる。
層25を構成する導電材に特に制限はなく、Ag、P
t、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Ag、Ag−Pd合金などのAg合金等が
好適である。
プ体CT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。
に制限はなく、用途等に応じ適宜選択すればよい。
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。
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、Pt、Pd、Au、Cu、NiやA
g−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。
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(2.0〜10.0mm)
×(1.2〜15.0mm)×(1.2〜5.0mm)程度
である。
ェライトを用いることにより、特性の良好な磁心を得る
ことができる。
をさらに詳細に説明する。
クタで効果を特定できるので、複合積層部品についての
実施例は省略する。
O3 :49モル%、NiO:8モル%、CuO: 13
モル%およびZnO:30モル%となるように出発原料
を混合した。これらを、ボールミルを用いて16時間湿
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、700℃にて仮焼して仮焼体を形成
し、この仮焼体をボールミルにより次の条件で湿式粉砕
した。
ールミルポット 粉砕媒体 :1/2インチスチールボール 200
g 1/8インチスチールボール 600g 粉砕時の分散媒:水 400g ポット内雰囲気:O2 (空気をO2 ガスで置換した) 仮焼体 :200g 粉砕時間 :60時間
イヤーで乾燥し、最終平均粒径0.1〜0.3μm のN
i−Cu−Znフェライト原料粉末とした。以上によ
り、本発明の実施例1によるNi−Cu−Znフェライ
ト原料粉末を得た。
のままとしたこと以外は上記実施例1と同様にして仮焼
体を湿式粉砕し、これにより比較例のNi−Cu−Zn
フェライト原料粉を得た。
に過酸化水素(H2 O2 )水を注入し、ポット内を酸素
分圧の高い系としたこと以外は、実施例1と同様にして
仮焼体を湿式粉砕し、これにより実施例2のNi−Cu
−Znフェライト原料粉を得た。
作用で H2 O2 =H2 O+1/2O2 の反応が起こり、ポット内の雰囲気をO2 雰囲気とする
ものである。ここで、上記反応によるO2 の発生で、ポ
ット内部の内圧が高圧になるので、過酸化水素を用いる
場合には、ポット内部圧力の計算、高強度粉砕ポットの
使用、リーク弁構造の粉砕ポットの使用が必要である。
Oの代わりにCu(OH)2 を用い、配合混合時間を1
6時間から5時間に短縮した以外は実施例1と同様にし
てNi−Cu−Znフェライト原料粉を得た。これを実
施例3とした。
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78重量部を加え、三本ロールにて混練し、ペー
ストとした。
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。
トと内部導体用ペーストとを印刷積層し、積層積層型チ
ップインダクタを製造した。
は2時間とし、焼成雰囲気は大気中とした。
は、4.5mm×3.2mm×1.1mm、巻数9.5ターン
とした。
例1の磁性フェライトと比較例の磁性フェライトを用い
たものについて、それぞれのフェライト磁性層断面を透
過型電子顕微鏡で撮影した。それぞれの写真を図4およ
び図5として示した。図4の写真から分かるように、実
施例1のフェライト磁性層においては、フェライト結晶
粒界にストレス縞(干渉縞)が見当たらないが、図5の
写真から分かるように、比較例のフェライト磁性層にお
いては、フェライト結晶粒界にストレス縞(干渉縞)が
観察される。
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。
定周波数400kHzの条件にてのL(インダクタン
ス)およびQを求めた。得られた結果を表1に示す。
ルコアについて、測定周波数400kHzの条件にての
μおよびQを求めた。その結果を表2に示した。
に、粉砕ポット内の雰囲気を酸素分圧の高い雰囲気とす
ることにより、実施例のものは、比較例のものに比べ
て、良好な電磁気特性が得られた。
実施例3のように、出発原料のCu成分として酸化銅の
代わりに水酸化銅を用いることで、短時間(5時間)の
配合混合時間でも各原料粉末が均一に分散され、磁気劣
化の原因であったCuOの偏析がなくなり、均一なフェ
ライト組織が得られ、他の実施例と同様の特性が得られ
た。
ば、良好な電磁気特性を持つ磁性フェライトを得ること
ができる。
である。
る。
示した斜視図である。
の製造方法により製造されたインダクタチップ体のフェ
ライト磁性層断面の透過電子顕微鏡写真である。
の製造方法により製造されたインダクタチップ体のフェ
ライト磁性層断面の透過電子顕微鏡写真である。
Claims (8)
- 【請求項1】 仮焼体を粉砕容器内に収納した状態で粉
砕して、フェライト原料を製造する磁性フェライトの製
造方法において、前記粉砕容器内の雰囲気を、空気より
酸素分圧の高い雰囲気としたことを特徴とする磁性フェ
ライトの製造方法。 - 【請求項2】 請求項1の方法により製造された磁性フ
ェライト。 - 【請求項3】 Ni−Cu−Zn系磁性フェライトであ
る請求項2の磁性フェライト。 - 【請求項4】 Cu成分の出発原料として水酸化銅を用
いる請求項3の磁性フェライト。 - 【請求項5】 フェライトの組成がFe2 O3 :45〜
50mol%、NiO:4〜50mol%、CuO:3
〜30mol%およびZnO:0.5〜35mol%で
ある請求項3または4の磁性フェライト。 - 【請求項6】 フェライト磁性層と内部導体層とを積層
して構成されるインダクタ部を有するインダクタ部品で
あって、 前記フェライト磁性層が請求項2ないし5のいずれかの
磁性フェライトで構成されていることを特徴とする積層
型インダクタ部品。 - 【請求項7】 フェライト磁性層と内部導体層とを積層
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、 前記フェライト磁性層が請求項2ないし5のいずれかの
磁性フェライトで構成されていることを特徴とする複合
積層部品。 - 【請求項8】 請求項2ないし5のいずれかの磁性フェ
ライトを焼成することによって得られた磁性フェライト
焼結体で構成されている磁心。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14425793A JP3635411B2 (ja) | 1993-05-24 | 1993-05-24 | 磁性フェライトの製造方法、積層型インダクタ部品の製造方法、複合積層部品の製造方法及び磁心の製造方法 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH06333720A true JPH06333720A (ja) | 1994-12-02 |
JP3635411B2 JP3635411B2 (ja) | 2005-04-06 |
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