JPH09205031A - 積層型インダクタンス素子の製造方法 - Google Patents

積層型インダクタンス素子の製造方法

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JPH09205031A
JPH09205031A JP3138996A JP3138996A JPH09205031A JP H09205031 A JPH09205031 A JP H09205031A JP 3138996 A JP3138996 A JP 3138996A JP 3138996 A JP3138996 A JP 3138996A JP H09205031 A JPH09205031 A JP H09205031A
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JP
Japan
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powder
mol
inductance element
laminated
ferrite
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JP3138996A
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English (en)
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Yoshitaka Yasuda
吉孝 安田
Wataru Tsuchiya
亙 土屋
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Tokin Corp
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Tokin Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 フェロックスプレーナーフェライト粉末を用
い高周波数領域での適用を可能とした積層型インダクタ
ンス素子の製造方法を提供すること。 【解決手段】 BaO:10〜30mol%、Fe
23:56〜65mol%、MeO:8〜25mol%
(ただし、MeはZn,Co,Mnのうち少なくとも一
種以上の二価の金属イオン)で示されるフェロックスプ
レーナーフェライトの粉末を用いた積層型インダクタン
ス素子の製造方法において、Fe,Baを必須とし、Z
n,Co,Mnの少なくとも一種を主成分とし、上記金
属の硝酸塩とアミノ酸との錯体の溶液を加熱してY型フ
ェロックスプレーナーフェライト粉末を得、この粉末に
より形成する磁性体層と、導電体層を印刷法により交互
に積層し、内部に導電体のコイルを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高性能なY型、又
はZ型フェロックスプレーナー粉末を用い各種電子機器
に適用されて、LCフィルターや共振器として働く積層
型インダクタンス素子の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】最近、電子機器の小型化と高周波化に伴
い、電子部品のダウンサイジングが求められている。そ
れに対応し、積層型チップインダクター等が磁性素子と
して開発されている。
【0003】これは、磁性体層と導電体層を印刷法によ
り交互に積層することにより、内部に導電体のコイルを
形成するもので、電子部品のダウンサイジングの要求を
満たしている。又、自動車電話をはじめとして、100
MHz以上の領域で用いられる電子機器に対応したデバ
イスも実用化されつつある。
【0004】これらの領域での磁性材料としては、現
在、Niフェライトが用いられているが、10程度のμ
の低い材料でも、100MHz以上では、いわゆるスネ
ーク(Snoek)の限界に達し、損失が著しく増大
し、高周波域では使用できなくなる。
【0005】しかし、フェロックスプレーナーフェライ
トは、スピネルフェライトの前記スネーク(Snoe
k)の限界を破る高周波磁性材料であり、Ba2Me2
1222で示されるY型構造をとるもの、Ba3Co2
2441で示されるZ型構造をとるもの等がある。従っ
て、従来のNiフェライトを用いた積層型チップインダ
クターと比較して、高周波帯域でのインダクタンスの減
衰が小さく、近年の電子機器の高周波化に対応可能な軟
磁性材料である。
【0006】フェロックスプレーナーフェライト粉末の
製造方法としては、構成する金属元素の酸化物または炭
酸塩の原料を秤量し、秤量した原料に水、分散剤を一定
量加えボールミル等にて混合し、ろ過を行う。
【0007】次に、予焼し、この粉末を数μmまでボー
ルミル等で解砕することにより、得られる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところが、予焼工程に
おいて、Y型構造やZ型構造のフェロックスプレーナー
の単相を得るための予焼温度は、1300℃程度と高温
が必要になっている。このために、粉末の粒成長が著し
く、焼結体の状態に近くなっているため、解砕工程にお
いて、解砕時間の増加によるコストアップという問題が
ある。
【0009】また、長時間の解砕が可能としても、ボー
ルミル等のボール、ポットからのコンタミネーションに
よる組成ずれが大きく、しかも、製造ロットによるばら
つきも大きいため、工業的規模で安定した品質で製造す
ることは、非常に困難であった。従って、この粉末をイ
ンダクタンス素子に適用させることは非常に困難であっ
た。
【0010】また、長時間の解砕が必要なため、粉末の
形状は比較的等方的になっている。
【0011】ところで、一般に、フェロックスプレーナ
ーは、磁場配向によりμ’が向上することが知られてい
る。
【0012】C面内に磁化容易方向を有する六方晶の結
晶構造を持つフェロックスプレーナー焼結体の組織を一
定方向に配向することは、透磁率の向上には効果的であ
る。
【0013】しかし、この粉末を用いて磁性層の印刷中
に磁場を印加し、配向させた素子を得る場合、粉末に形
状異方性がないため、高い配向度が得られないという問
題があった。
【0014】又、1つの粉末の中に数個の結晶粒を含有
することによっても、磁場配向が困難で高い配向度が得
られないという問題も存在している。
【0015】本発明の目的は、上記した問題点を解決し
たフェロックスプレーナーフェライト粉末を得ることに
よって、前記粉末を用い高周波数領域での適用を可能と
した積層型インダクタンス素子の製造方法を提供するこ
とにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、Ba
O:10〜30mol%、Fe23:56〜65mol
%、MeO:8〜25mol%(ただし、MeはでZ
n,Co,Mnのうち少なくとも一種以上の二価の金属
イオン)で示されるフェロックスプレーナーフェライト
粉末を用いた積層型インダクタンス素子の製造方法にお
いて、Fe,Baを必須とし、Zn,Co,Mnの少な
くとも一種を主成分とし、前記金属の硝酸塩とアミノ酸
との錯体の溶液を加熱してY型フェロックスプレーナー
フェライト粉末を得られることを見い出した。そして、
この粉末により形成する磁性体層と、導電体層を印刷法
により交互に積層することにより、内部に導電体のコイ
ルを形成した積層型インダクタンス素子の製造方法を得
られることを見い出した。
【0017】又、BaO:15〜28mol%、Fe2
3:65〜75mol%、MeO:0〜15mol%
(ただし、MeOはCoO:0〜15mol%、Zn
O:0〜10mol%)で示されるフェロックスプレー
ナーフェライトの粉末を用いて作製された焼結体におい
て、上記金属の硝酸塩とアミノ酸との錯体の溶液を用
い、上記と同様の製造方法を用いることにより、Z型フ
ェロックスプレーナーフェライト粉末を得ることによ
り、前記粉末を用いた積層型インダクタンス素子の製造
方法を得ることを見い出した。
【0018】更に、前記素子に対して磁性層の印刷工程
時に、印刷面に対して平行に磁場を印加して配向させ、
積層型インダクタンス素子の製造方法を得ることを見い
出した。
【0019】フェロックスプレーナーフェライトを構成
している各金属元素は、アミノ酸の錯体の溶液状態で混
合されるため、原子レベルで均一な混合が可能となる。
【0020】更に、この溶液を加熱、乾燥することによ
り、溶液の溶媒を除去すると、残留物が自己燃焼を起こ
す。
【0021】この燃焼は、極めて狭い範囲で、かつ短時
間で終了するため、粉末粒径が非常に微細で、しかも狭
い粒度分布で、かつ均一な組成である粉末を得ることが
可能となる。
【0022】この粉末を用いて、積層型チップインダク
タンス素子を形成することにより、損失及びμ’の高周
波特性が改善される。
【0023】又、Y型、Z型は、共に結晶構造が六方晶
であるため、板状の物が得られる。このため、従来の技
術で述べたような長時間解砕をせずに済み、かつコンタ
ミネーションによる組成ずれも起こすことなく、板状の
粉末を得ることが可能となる。
【0024】即ち、上記素子の磁性層の印刷工程時に、
磁場を印加し配向させることにより、粉末の配向性が向
上する。
【0025】更に、得られた粉末は微細であるため、必
要ならば熱処理を行うことで粒成長を起こすことが可能
である。
【0026】熱処理温度としては、600〜800℃程
度の温度が好ましく、その理由は、十分な粒成長が得ら
れ、かつ熱処理後の粉末は、ボールミル等にて容易に解
砕することが可能なので、板状の形状を保ち、粉末の配
向性をより向上させることができるためである。
【0027】又、フェロックスプレーナーの組成をBa
O:10〜30mol%、Fe23:56〜65mol
%、MeO:8〜25mol%(ただし、MeはZn,
Co,Mnのうち少なくとも一種以上の二価の金属イオ
ン)とした理由は、フェロックスプレーナーの中でも、
高い透磁率のBa2Me2Fe1222で示されるY型構造
がほぼ単層で得られるためである。
【0028】Meを二価の金属イオンとした理由は、Y
型フェロックスプレーナー構造を得るための必要条件で
あるためである。
【0029】MeをZn,Co,Mnの少なくとも一種
の金属イオンとした理由は、これらの金属イオンであれ
ば、大きな透磁率が得られるためである。
【0030】なお、これらの金属イオンは、一種類でも
組み合わせても良く、必要とする透磁率とその周波数特
性に応じて選択される。
【0031】又、フェロックスプレーナーの組成をBa
O:15〜28mol%、Fe23:65〜75mol
%、MeO:0〜15mol%(ただし、MeOはCo
O:0〜15mol%で、かつZnO:0〜10mol
%)とした理由は、フェロックスプレーナーの中でも、
高い透磁率のBa3Co2Fe2441で示されるZ型構造
がほぼ単層で得られるためである。
【0032】MeOとしてZnO量を0〜10mol%
とした理由は、図3に示すように、CoOをZnOで置
換することにより、透磁率を増加させることができる
が、10mol%以上では、逆に減少するからである。
【0033】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例を用いて説
明する。
【0034】(実施例1)高純度のFe(NO33,B
a(NO32,Zn(NO32をFe23,BaO,Z
nO換算として、BaOが9〜31mol%、Fe23
が55〜65.5mol%、Znが7〜26mol%の
組成となるように秤量し、純水中に溶解した。
【0035】この溶液中にアミノ酢酸をFe(N
33,Ba(NO32,Zn(NO32の総重量に対
し15wt%となるように添加し、混合した。
【0036】次に、この混合した溶液を300℃に加熱
し、水分を蒸発させた。この時、溶液の残留物は自己発
火し、Y型フェロックスプレーナーフェライト粉末が得
られた。
【0037】同様に、Zn(NO32の替わりにCo
(NO33,Mn(NO32をCoO,MnO換算とし
て、CaOが20〜26mol%、MnOが20〜26
mol%の組成となるように秤量し、上記と同様にし
て、Y型フェロックスプレーナーフェライト粉末を得
た。
【0038】次に、各々の粉末をボールミルにて解砕
し、平均粒径が約0.5μmの粉末を得た。この粉末に
バインダー、溶剤を添加し、混合物を混練して磁性部用
ペーストを作製した。
【0039】次に、導電体層用粉末として平均粒径0.
5μmのAg粉末及びPd粉末を8:2の割合とし、バ
インダー、溶剤を添加し、混合物を混練して導電体層用
ペーストを作製した。
【0040】次に、作製した磁性部用ペーストを印刷法
により所定の厚さ(0.5mm)に積層した。その上
に、導電体層用ペーストとマトリックス用ペーストを用
いて、5.5ターンの導電体の積層巻線を形成するよう
に印刷積層を行った。
【0041】この時、一層の積層厚は、マトリックス層
で約30μm、導電体層では約15μmで行った。その
上にマトリックス用ペーストを印刷法により所定の厚さ
(0.5mm)に積層した。全体の積層厚さは約1.3m
mである。
【0042】上記作製した積層体を所望の大きさに切断
し、1050℃で4時間保持して焼結した。
【0043】上記焼結した積層インダクタンス素子に、
導電体の積層巻線のリ−ドが露出している面にAgを主
成分とした導電性ペーストを塗布し、約300℃で焼き
付けを行い、外部電極を形成した。
【0044】上記のように作製した積層インダクタンス
素子の利得(Q)の最大値(以下、Qmaxと記す)、イ
ンダクタンスの共振周波数の測定結果を表1に示す。
【0045】
【表1】
【0046】表1より、本発明範囲外の組成の場合、Q
max、共振周波数が範囲内と比較し劣化していることが
判る。
【0047】(実施例2)高純度のFe(NO33,B
a(NO32,Co(NO33,Zn(NO32をFe
23,BaO,CoO,ZnO換算として、BaOが1
4〜29mol%、Fe23が65〜76mol%、C
oOが0〜16mol%、ZnOが0〜10mol%の
組成となるように秤量し、実施例1と同様にして、Z型
フェロックスプレーナーフェライト粉末を得た。
【0048】この粉末を用いて、実施例1と同様に、積
層インダクタンス素子を作製した。作製した素子を実施
例1と同様の評価を行った。その結果を表2に示す。
【0049】
【表2】
【0050】表2より、本発明範囲外の組成の場合、Q
max、共振周波数が範囲内と比較し、劣化していること
が判る。
【0051】(実施例3)実施例1と同様に、粉末を作
製し、この粉末を用いて磁性層の印刷工程時に印刷面に
対し平行に磁場を印加させ、実施例1と同様に、積層イ
ンダクタンス素子を作製した。作製した素子を実施例1
と同様の評価を行った。その結果を表3に示す。
【0052】
【0053】表1及び表3より、本発明範囲外の組成の
場合、Qmax、共振周波数が範囲内と比較し、劣化して
いることが判る。
【0054】(実施例4)実施例2と同様に、粉末を作
製し、この粉末を用いて磁性層の印刷工程時に印刷面に
対し平行に磁場を印加させ、実施例1と同様に、積層イ
ンダクタンス素子を作製した。作製した素子を実施例1
と同様の評価を行った。その結果を表4に示す。
【0055】
【0056】表2及び表4より、本発明範囲外の組成の
場合、Qmax、共振周波数が範囲内と比較し、劣化して
いることが判る。
【0057】(比較例)高純度のFe23,NiO,C
uOを各々45mol%、49mol%、6mol%と
なるように秤量し、秤量した原料に水、分散剤を一定量
加え、ボールミルにて20時間混合し、ろ過した。
【0058】次に、この粉末を大気中800℃で2時間
予焼を行い、ボールミルにて3時間解砕し、粉末を得
た。
【0059】この粉末を用いて実施例1と同様に、積層
インダクタンス素子を作製した。作製した素子を実施例
1と同様の評価を行った。その結果を表5に示す。
【0060】
【0061】上記実施例1〜実施例4と比較し、表5の
比較例が、Qmax、共振周波数が劣化していることが判
る。
【0062】又、Qとインダクタンスの周波数特性を図
1、図2に示した。図1において、Aは実施例1の試料
No.1、Bは実施例3の試料No.41、Cは比較例で
あり、図2において、Dは実施例2の試料No.21、
Eは実施例4の試料No.51、Cは比較例である。
【0063】図1、図2より、実施例において、周波数
特性が優れていることがわかる。
【0064】
【発明の効果】以上、述べたように、本発明によれば、
フェロックスプレーナーフェライト粉末を用い高周波数
領域での適用を可能とした積層型インダクタンス素子の
製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】Y型フェロックスプレーナーフェライト粉末を
用いて得られた積層インダクタンス素子のQとインダク
タンスの周波数特性を示す図。
【図2】Z型フェロックスプレーナーフェライト粉末を
用いて得られた積層インダクタンス素子のQとインダク
タンスの周波数特性を示す図。
【図3】CoOのZnO置換量と透磁率の関係を示す
図。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 BaO:10〜30mol%、Fe
    23:56〜65mol%、MeO:8〜25mol%
    (ただし、MeはZn,Co,Mnのうち少なくとも一
    種以上の二価の金属イオン)で示されるフェライト粉末
    を用いた積層型インダクタンス素子の製造方法におい
    て、Fe,Baを必須とし、Zn,Co,Mnの少なく
    とも一種を主成分とし、上記金属の硝酸塩とアミノ酸と
    の錯体の溶液を加熱してY型フェロックスプレーナーフ
    ェライト粉末を得、この粉末により形成する磁性体層
    と、導電体層を印刷法により交互に積層し、内部に導電
    体のコイルを形成することを特徴とする積層型インダク
    タンス素子の製造方法。
  2. 【請求項2】 BaO:15〜28mol%、Fe
    23:65〜75mol%、MeO:0〜15mol%
    (ただし、MeOはCoO:0〜15mol%で、かつ
    ZnO:0〜10mol%)で示されるフェロックスプ
    レーナーフェライトの粉末を用いた積層インダクタンス
    素子の製造方法において、上記金属の硝酸塩とアミノ酸
    との錯体の溶液を加熱してZ型フェロックスプレーナー
    フェライト粉末を得、この粉末により形成する磁性体層
    と、導電体層を印刷法により交互に積層し、内部に導電
    体のコイルを形成することを特徴とする積層型インダク
    タンス素子の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載の積層型インダクタ
    ンス素子の製造方法において、磁性層の印刷工程時に印
    刷面に対し平行に磁場を印加し配向させることを特徴と
    した積層型インダクタンス素子の製造方法。
JP3138996A 1996-01-24 1996-01-24 積層型インダクタンス素子の製造方法 Pending JPH09205031A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6660179B2 (en) 2001-03-01 2003-12-09 Tdk Corporation Sintered body and high-frequency circuit component
US6814883B2 (en) 2001-08-27 2004-11-09 Murata Manufacturing Co., Ltd. High frequency magnetic material and high frequency circuit element including the same
JP2009188027A (ja) * 2008-02-04 2009-08-20 Hitachi Metals Ltd コイル部品

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