KR100307486B1 - 세라믹자기조성물및이를이용한인덕터부품 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 세라믹 자기 조성물은 주성분의 페라이트 및 소결 보조제를 포함한다. 이러한 조성물은 낮은 온도에서 소결될 수 있다. 상술한 소결 보조제는 약2∼45㏖%의 Li2O와, 약5∼40㏖%의 RO(단, R은 Ba, Sr, Ca 및 Mg로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 1종) 및 SiO2를 적어도 약15㏖% 포함하는 약30∼70㏖%의 (Ti, Si)O2를 포함한다. 얻어진 조성물은 내부 도체의 마이그레이션(migration)이 억제되며, 절연열화 및 직류 저항의 증가가 억제되는 인덕터(inductor) 부품을 제공한다.

Description

세라믹 자기 조성물 및 이를 이용한 인덕터 부품{Magnetic ceramic composition and inductor using the composition}
본 발명은 세라믹 자기 조성물 및 이를 이용한 인덕터(inductor) 부품에 관한 것이다.
세라믹 자기 조성물은 주성분으로서 페라이트(ferrite)를 함유하는 것이 일반적이다. 예를 들어, 일본 특허 공개공보 제 평1-110708호에는 페라이트와 붕규산염유리(borosilicate glass)를 함유하는 자성체 자기 조성물이 기재되어 있다.또한, 이 공보에는 상술한 자성체 자기 조성물을 자성체로서 이용한 칩형 인덕터 및 LC 복합 부품 등의 인덕터 부품도 개시되며, 이러한 인덕터 부품은 내부 도체를 내장하는 적층 부품을 구성하고 있다.
상술한 공보에 의하면, 페라이트와 붕규산염유리를 함유하는 자성체 자기 조성물을 이용하면, 기계적 강도를 높이고, 소성 온도를 낮게 할 수 있으며, 게다가 고주파 특성이 우수한 페라이트 소성체 및 칩형 인덕터를 얻을 수 있다고 한다.
그러나, 상술한 페라이트와 붕규산염유리를 함유하는 자성체 자기 조성물을 이용하면, 내부 도체의 마이그레이션(migration)이 발생하기 쉽고, 따라서 얻어진 인덕터 부품에서 절연 열화가 발생하고 또한 직류 저항이 높다는 문제가 발생한다는 것을 확인하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결할 수 있는 자성체 자기 조성물 및 이를 이용한 인덕터 부품을 제공하고자 하는 것이다.
도 1은 본 발명의 일구현예에서 제조된 그린 시트 1을 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 그린 시트 1을 이용하여 제조된 인덕터 부품을 나타내는 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1그린 시트2∼5내부 도체
6소결체7∼14외부 도체
15인덕터 부품
본 발명의 하나의 측면에서는, 주성분으로서의 페라이트와, 소결 보조제를 포함한다. 이러한 조성물은 상술한 기술적 문제를 해결하기 위하여 소결 보조제가 붕소(boron)를 함유하지 않는 것을 특징으로 한다.
상술한 발명에 따른 조성물에서 소결 보조제는 약 2∼45㏖%의 Li2O, 약 5∼40㏖%의 RO(여기에서, R은 Ba, Sr, Ca 및 Mg로 이루어진 그룹으로부터 선택된적어도 1종) 및 약 30∼70㏖%의 (Ti, Si)O2(여기에서, SiO2는 적어도 약15㏖% 이상)를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 세라믹 자기 조성물에서 소결 보조제의 함량은 페라이트 100중량부에 대하여 0.05∼30중량부가 되도록 선택하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 하나의 특정 구현예에서 소결 보조제는 그의 적어도 일부가 붕규산염유리를 포함한다.
또한, 본 발명의 세라믹 자기 조성물은 페라이트 100중량부에 대하여 약0.01∼10중량부의 Bi2O3을 더 함유하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, Bi2O3을 함유하고 또한 소결 보조제의 적어도 일부가 규산염 유리(silicate glass)인 경우에, Bi2O3은 그의 적어도 일부가 규산염 유리의 하나의 성분으로서 함유될 수 있다.
또한, 본 발명의 세라믹 자기 조성물에서 페라이트는 Ni-계 페라이트, Ni-Zn-계 페라이트 또는 Ni-Cu-Zn-계 페라이트로 구성되는 그룹으로부터 선택된 1종을 이용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 측면에서는 상술한 세라믹 자기 조성물을 자성체로서 이용한 인덕터 부품을 제공한다.
특히, 본 발명은 내부 도체를 내장하는 적층 부품의 형태의 인덕터 부품에 유용하게 적용된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 세라믹 자기 조성물은 페라이트 및 붕소를 함유하지 않는 소결 보조제를 포함한다. 이러한 조성물을 이용하면, 내부 도체의 마이그레이션을 억제하며, 절연 열화 및 얻어진 내부 도체에서의 직류 저항의 증가를 억제할 수 있고, 따라서 우수한 고주파 특성을 구비한 부품을 생산할 수 있다. 또한, 이러한 조성물을 이용하면 저온 소결이 가능하다.
게다가, 상술한 바와 같이, 소결 보조제는 약2∼45㏖%의 Li2O, 약5∼40㏖%의 RO(여기에서, R은 Ba, Sr, Ca 및 Mg로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 1종) 및 약30∼70㏖%의 (Ti, Si)O2(여기에서, SiO2는 적어도 약15㏖% 이상)를 함유하는 것이 바람직하다.
상술한 소결 보조제는 주성분인 페라이트를 소결할 때에 소정의 비율로 주성분에 첨가되고 혼합된 후에 성형체가 되며, 그 후에 소결된다. 이러한 공정에서 소결 보조제를 구성하는 상술한 각 성분은 주성부에 대하여 각각 첨가할 수 있고, 또는 상술한 각 성분을 미리 배합하여 두고, 이것을 열처리하여 용융시켜 유리화한 것을 분말로 형성한 후에 첨가할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 소결 보조제를 구성하는 각 성분의 함량을 상술한 바람직한 범위로 한정한 것은 하기의 이유 때문이다.
즉, Li2O가 2㏖% 미만인 경우에는 소성 온도가 930℃를 초과하게 되는데, 예를 들어 Ag 100%의 내부 도체의 사용이 곤란하게 된다. 한편, Li20가 45㏖%를 초과하는 경우에는 소결 보조제에 의하여 성형체가 소성중에 연화(軟化)하여 소결 보조제로서의 역할을 적절하게 수행하는 것이 불가능하다.
다음으로, RO가 5㏖% 미만이 되는 경우 또는 40㏖%를 초과하는 경우의 소결 보조제도 소성 온도가 930℃를 초과한다.
다음으로, (Ti, Si)O2의 SiO2가 30㏖% 미만이 되는 경우 또는 70㏖%를 초과하는 경우의 소결 보조제도 소성 온도가 930℃를 초과해 버린다. 여기에서, (Ti, Si)O2는 TiO2와 SiO2의 화합물을 나타낸다.
유사하게, (Ti, Si)O2에서 SiO2의 함량이 15㏖%이고 TiO2가 함유되지 않는 경우도 소결 보조제의 소성 온도가 930℃를 초과한다.
또한, 소결 보조제는 주성분인 페라이트의 종류에 의해서 그 조성이 결정되지만, 상술한 바와 같이, 소성 보조제의 함유량은 페라이트 100중량부에 대하여 0.05∼30중량부가 되도록 선택하는 것이 바람직하다. 이것은 소결 보조제가 0.05중량부 미만인 경우 또는 30중량부를 초과하는 경우에도 소성 온도의 저하를 거의 기대할 수 없기 때문이다.
상술한 바와 같이, 특정 구현예에서는 적어도 규산염 유리를 함유하는 소결 보조제를 사용한다.
또한, 주성분인 페라이트의 종류에 의해서 달라지지만, 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 자성체 자기 조성물은 페라이트 100중량부에 대하여 Bi2O3을 0.01∼10중량부 더 함유하는 것이 바람직하다. 이것은 소결 보조제가 0.01중량부 미만인 경우에는 소성 온도가 930℃를 초과하며, 한편 10중량부를 초과하면 내부 도체에 Ag를 포함하는 경우 Ag의 확산이 발생하여 내부 도체와 이것에 접속되는 외부 도체와의 접속 불량이 발생하기 쉽기 때문이다.
상술한 바와 같이, Bi2O3을 함유하는 자기 세라믹 조성물에 있어서도, 소성 보조제의 적어도 일부가 규산염 유리인 경우에 Bi2O3은 그의 적어도 일부가 규산염 유리의 하나의 성분으로서 함유될 수 있다.
또한, 주성분으로서의 페라이트로서는 Ni-계 페라이트, Ni-Zn-계 페라이트 또는 Ni-Cu-Zn-계 페라이트가 이용된다.
구현예 1
우선, 하기의 표 1에 나타낸 조성의 규산염 유리로 이루어지는 소결 보조제를 얻기 위하여 각 성분의 산화물, 탄산염 또는 수산화물을 혼합하고 용융한 후에 급냉하였다. 얻어진 소결 보조제로서의 규산염 유리를 알루미나 볼(ball)을 분쇄 볼로 가진 폴리포트(POLYPOT)에서 16시간 건식 분쇄하였다.
한편, 주성분의 페라이트를 얻기 위하여, Fe2O3을 47.5㏖%, ZnO를 15.5㏖%, NiO를 27.0㏖% 및 CuO를 10.0㏖% 배합하였다.
다음으로, 상술한 페라이트 성분의 100중량부에 대하여 표 1에 나타낸 함량(중량부)을 가지고 소결 보조제 및 Bi2O3을 혼합하고, 알루미나 볼을 분쇄 볼들로서 구비한 폴리포트에서 16시간 건식 분쇄하였다. 그런 다음, 페라이트 성분에 대하여 아크릴 유제(acrylic-emulsion)를 18중량부 첨가하고 혼합하여 닥터블레이드법(doctor blade method)으로 두께 50㎛의 그린 시트를 제조하였다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 이렇게 준비된 그린 시트 1에 금속 성분이 100% 은인 페이스트를 이용하여 결국 인덕터 부품의 패턴이 되는 내부 도체 2, 3, 4 및 5를 인쇄로 형성하였다. 이러한 내부 도체 2∼5를 형성한 그린 시트 1을 5장 준비하여 이것들을 적층한 후에 압착하였다. 그런 다음, 얻어진 적층체를 대기중의 930℃에서 2시간 소성하였다.
다음으로, 도 2에 나타낸 바와 같이, 얻어진 소결체 6의 외표면상에서 내부 도체 2∼5(도1 참조)가 각각 인출되어 있는 각 부분에 Ag 페이스트를 도포하고 대기중의 800℃에서 30분간 소성하여 외부 도체 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 및 14를 각각 형성하였다. 외부 도체 7∼14의 각각은 외부 단자를 형성하는 것으로 이들에 대응하는 내부 도체 2∼5와 전기적으로 접속된다.
이와 같이 얻어진 내부 도체 2∼5를 내장하는 적층 구조의 인덕터 부품으로서의 인덕터 어레이(array) 15의 각 시료에 대하여 가압 용기 시험(pressure cooker test; PCT)을 온도 120℃, 상대습도 95%의 조건하에서 100시간 동안 실시하였다. 상술한 가압 용기 시험 중에, 외부 도체 7과 8 및 외부 도체 9와 10과의 사이와, 외부 도체 11과 12 및 외부 도체 13과 14와의 사이에 각각 50V의 직류 전류를 연속적으로 인가하였다.
상술한 가압 용기 시험 후에, 각 시료에 대하여 표 1에 나타낸 바와 같이 절연저항을 측정하고, 침투 시험 용액 속에 시료를 담가서 소결 정도를 평가하였다. 판정 기준은 절연저항이 1×108(Ω) 미만을 불량으로 분류하였다. 표 1에서는 시료개수가 10인 경우에 대하여 불량 개수를 나타내었다.
시료 번호 Bi2O3(중량부) 소결보조제(중량부) 소결 보조제의 조성(㏖%) 절연불량 개수 침투시험결과
Li2O MgO CaO SrO BaO SiO2 TiO2 B2O3
1* 0 5 25 2 6 6 6 20 7 28 10 불량
2* 0 0 - - - - - - - 0 10 불량
3* 0 5 1 2 10 10 10 60 7 0 1 불량
4 0 5 2 2 10 10 10 59 7 0 0 양호
5 0 5 25 2 6 6 6 48 7 0 0 양호
6 0 5 45 2 6 6 6 28 7 0 0 양호
7* 0 5 50 2 6 6 6 23 7 0 0 양호
8* 0 5 30 0 0 0 0 60 10 0 3 불량
9 0 5 25 5 0 0 0 60 10 0 0 양호
10 0 5 25 0 5 0 0 60 10 0 0 양호
11 0 5 25 0 0 5 0 60 10 0 0 양호
12 0 5 25 0 0 0 5 60 10 0 0 양호
13* 0 5 28 2 0 0 0 60 10 0 3 불량
14* 0 5 28 0 2 0 0 60 10 0 1 불량
15* 0 5 28 0 0 2 0 60 10 0 2 불량
16* 0 5 28 0 0 0 2 60 10 0 1 불량
17 0 5 25 10 10 10 10 25 10 0 0 양호
18* 0 5 20 10 10 10 15 25 10 0 2 불량
19* 0 5 5 2 6 6 6 60 15 0 6 불량
20 0 5 10 2 6 6 6 60 10 0 0 양호
21 0 5 25 10 10 10 10 15 20 0 0 양호
22* 0 5 25 10 10 10 10 10 25 0 7 양호
23 0 0.1 25 2 6 6 6 48 7 0 0 양호
24 0 1 25 2 6 6 6 48 7 0 0 양호
25 0 10 25 2 6 6 6 48 7 0 0 양호
26 0 30 25 2 6 6 6 48 7 0 0 양호
27* 0 40 25 2 6 6 6 48 7 0 2 불량
28 0.01 5 25 2 6 6 6 48 7 0 0 양호
29 0.1 5 25 2 6 6 6 48 7 0 0 양호
30 10 5 25 2 6 6 6 48 7 0 0 양호
31* 15 5 25 2 6 6 6 48 7 0 4 양호
표 1에서 *표를 붙인 시료는 본 발명이 범위 또는 상술한 바람직한 범위에서 벗어난 조건하에서 제조되었다.
소결 보조제에 포함되는 Li2O에는 소결 온도를 저하시키는 효과가 있다. 시료 3에서는 Li2O가 1㏖%로서 적기 때문에 930℃에서는 소결시키지 못하며, 한편 시료 7에서는 Li2O가 50㏖%로서 많기 때문에 소성되어야 하는 적층체가 소성중에 연화하였다. 이것으로부터 Li2O가 약 2∼45㏖%의 범위에서 소결 보조제에 함유되는 것이 바람직하며 약 10∼25㏖%의 범위에서 소결 보조제에 함유되는 것이 더욱 바람직하다.
상술한 RO(여기에서 R은 Ba, Sr, Ca 및 Mg로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 1종)는 소결성에 영향을 미친다. 시료 9∼18에서 비교하면, RO의 함유량은 시료 9∼12 및 17에서 약 5∼40㏖%의 범위이고, 시료 13∼16에서는 5㏖% 미만이며, 시료 18에서는 40㏖%를 초과하고 있다. 시료 13∼16 및 18에서는 소결이 불가능 또는 곤란하였다. 반면에, 시료 9∼12 및 17에서는 930℃에서 양호하게 소결되었다. 이것으로부터 RO는 약 5∼40㏖%의 범위내에서 소결 보조제에 함유되는 것이 바람직하며 약 20∼35㏖%의 범위에서 소결 보조제에 함유되는 것이 더욱 바람직하다.
상술한 SiO2및/또는 TiO2는 절연성을 높이는 효과가 있는 반면에 소결을 방해하는 효과도 있다. 시료 19∼22에서 비교하면, 시료 19는 SiO2및 TiO2의 전체 함유량이 75㏖%로서 높기 때문에 930℃에서 소결되지 않았다. 또한, 시료 22는 SiO2가 10㏖%이기 때문에 소성성에 문제가 있었다. 이것으로부터 (Ti, Si)O2는 시료 20과 21에서와 같이 약 30∼70㏖%의 범위에서 소결 보조제에 함유되는 것이 바람직하고 약 35∼66㏖%의 범위에서 함유되는 것이 더욱 바람직하며, SiO2는 약 15㏖% 이상의 범위에서 함유되는 것이 바람직하고 적어도 35㏖%가 함유되는 것이 더욱 바람직하다.
상술한 소결 보조제는 저온 소결을 가능하게 하는 효과가 있지만 첨가량을 너무 많게 하면, 소결을 억제하는 효과도 있다. 시료 2 및 23∼27에서 비교하면, 시료 2는 소결 보조제를 함유하지 않기 때문에 적어도 930℃에서는 소결되지 않았다. 또한, 시료 27에서 소결 보조제의 함유량은 페라이트 100중량부에 대하여 40중량부로 높기 때문에, 동일한 930℃에서는 소결되지 않았다. 이것으로부터 시료 23∼26과 같이 소결 보조제의 함유량은 페라이트 100중량부에 대하여 약 0.05∼30중량부가 되도록 선택하는 것이 바람직하며 약 1∼10중량부가 되도록 선택하는 것이 더욱 바람직하다.
상술한 Bi2O3은 이것을 소량 첨가하는 경우에 페라이트와 소결 보조제와의 습윤성(wettability)을 향상시키는 효과와 저온 소결시키는 효과가 있다. 그러나, Bi2O3의 첨가량이 너무 많으면, 내부 도체 2∼5에 포함된 Ag의 확산에 의해 내부 도체 2∼5와 외부 도체 7∼14와의 접속 불량이 발생한다. 상술한 Bi2O3에 대하여 하기의 표 2에 시료 5 및 28∼31에서의 비교를 나타내었다. 표 2는 표 1에 나타낸 Bi2O3의 첨가량과; 시료 개수가 10개인 경우에 대하여 내부 도체 2∼5와 외부 도체 7∼14와의 접속 불량의 발생 개수; 및 소결 온도를 나타내고 있다. 소결 온도는침투 시험의 결과에 기초하여 결정하였다.
시료 번호 Bi2O3(중량부) 불량접촉개수(n=10) 소결 온도(℃)
5 0 0 930
28 0.01 0 925
29 0.1 0 900
30 10.0 0 875
31* 15.0 4 870
표 2에 나타낸 시료 5 및 28∼31에서 비교하면, Bi2O3을 함유하는 시료 28∼31은 이것을 함유하지 않는 시료 5에 비해서 낮은 온도에서 소결 가능하였다.
또한, 상술한 Bi2O3의 첨가량에 주목하면, 시료 31과 같이 Bi2O3의 첨가량이 페라이트 100중량부에 대하여 15중량부 이상이면, 상술한 바와 같이 내부 도체 2∼5에 함유된 Ag의 확산에 의해 내부 도체 2∼5와 외부 도체 7∼14와의 접속 불량이 발생하였다. 이에 대하여, 시료 5 및 18∼30에서는 접속 불량이 발생하지 않았다. 이것으로부터 상술한 Bi2O3을 첨가하는 경우에 그의 첨가량은 페라이트 100중량부에 대하여 약 0.01∼10중량부로 첨가하는 것이 바람직하다.
구현예 2
우선, 하기의 표 3에 나타낸 조성의 산화물로 이루어진 소결 보조제를 얻기 위하여 각 성분의 산화물을 측량하고 알루미나 볼을 분쇄 볼로 하여 폴리포트에서 16시간 건식 혼합하고 건식 분쇄하였다.
그런 다음, 구현예 1에서 사용한 규산염 유리로 이루어진 소결 보조제 대신에 상술한 산화물로 이루어진 소결 보조제를 이용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 도 2에 도시한 것과 같은 인덕터 부품 15를 제조하였다.
이와 같이 얻어진 인덕터 어레이 15의 각 시료에 대하여 구현예 1과 동일한 요령으로 가압 용기 시험(PCT)를 실시한 후에, 절연 저항을 측정하고 침투 시험 용액에 담가서 소결도를 평가하였다. 그 결과를 하기의 표 3에 나타내었다.
시료 번호 Bi2O3(중량부) 소결보조제(중량부) 소결 보조제의 조성(㏖%) 절연불량 개수 침투시험 결과
Li2O MgO CaO SrO BaO SiO2 TiO2
32 0 5 2 2 10 10 10 59 7 0 양호
33 0 0 25 2 6 6 6 48 7 0 양호
34 0 5 45 2 6 6 6 28 7 0 양호
35 0 5 25 5 0 0 0 60 10 0 양호
36 0 5 25 0 5 0 0 60 10 0 양호
37 0 5 25 0 0 5 0 60 10 0 양호
38 0 5 25 0 0 0 5 60 10 0 양호
39 0 5 25 10 10 10 10 25 10 0 양호
40 0 5 10 2 6 6 6 60 10 0 양호
41 0 5 25 10 10 10 10 15 20 0 양호
42 0 0.1 25 2 6 6 6 48 7 0 양호
43 0 1 25 2 6 6 6 48 7 0 양호
44 0 10 25 2 6 6 6 48 7 0 양호
45 0 30 25 2 6 6 6 48 7 0 양호
46 0.01 5 25 2 6 6 6 48 7 0 양호
47 0.1 5 25 2 6 6 6 48 7 0 양호
48 10 5 25 2 6 6 6 48 7 0 양호
표 3에 나타낸 시료 32∼48은 모두 본 발명의 범위 또는 상술한 바람직한 범위(조성 범위)내에 있다.
다시 말해서, 소결 보조제에 있어서, Li2O가 약 2∼45㏖%, RO(R은 Ba, Sr, Ca 및 Mg로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 1종)가 약 5∼40㏖% 및 (Ti, Si)O2가 약 30∼70㏖%의 범위이며, SiO2의 함유량이 약 15㏖% 이상이다. 또한, 상술한 Bi2O3이 첨가된 시료 46∼48에 대하여 보면, Bi2O3의 첨가량이 페라이트 100중량부에 대하여 모두 약 0.01∼10중량부의 범위내에 있다.
따라서, 시료 32∼48 모두에 대하여 절연성에 문제가 없고 또한 930℃의 온도에서 양호하게 소결되었다.
구현예 3
우선, 하기의 표 4에 나타낸 조성의 규산염 유리로 이루어지는 소결 보조제를 얻기 위하여 각 성분의 산화물, 탄산염 또는 수산화물을 혼합하고 용융한 후에 급냉하였다. 얻어진 규산염 유리를 알루미나 볼(ball)을 분쇄 볼로 가진 폴리포트(POLYPOT)에서 16시간 동안 건식 분쇄하였다.
한편, 주성분의 페라이트를 얻기 위하여, Fe2O3을 47.5㏖%, ZnO를 1.0㏖%, NiO를 37.5㏖% 및 CuO를 14.0㏖%로 하여 배합하였다.
다음으로, 상술한 페라이트 성분의 100중량부에 대하여 표 4에 나타낸 함량(중량부)으로 소결 보조제 및 Bi2O3을 혼합하고, 알루미나 볼을 분쇄 볼들로서 하여 폴리포트에서 16시간 동안 건식 분쇄하였다. 그런 다음, 페라이트 성분에 대하여 아크릴 유제(acrylic-emulsion)를 8중량부 첨가하고 혼합하여 닥터블레이드법으로 두께 50㎛의 그린 시트를 제조하였다.
상술한 그린 시트를 60×80㎜의 조각으로 절단한 후에, 이 조각들을 두께 1㎜로 적층하고 온도 70℃ 및 압력 1500㎏/㎠에서 열압착하여 적층된 블록들(blocks)을 얻었다.
각 블록에 구멍을 뚫어 외경 20㎜ 및 내경 10㎜의 링(ring)을 형성한 후에, 상술한 링들을 10℃/min의 비율로 가열하고 500℃에서 10분 동안 유지한 후에 10℃/min의 비율로 상온까지 냉각시켜 덴바인더 처리(denbinder treatment)를 실시하였다. 그런 다음, 상술한 링들을 10℃/min의 비율로 870∼930℃까지 열처리하고, 870∼930℃에서 1시간 동안 유지시킨 후에 10℃/min의 비율로 상온까지 냉가하여 소결된 링들을 제조하였다.
이와 같이 얻어진 각 소결 링의 주위에 40회 전선을 감고, 각 소결 링에 대하여 온도 20℃ 및 온도 범위 -25℃∼125℃에서 초기 자화율(ui)을 측정하였다. 초기 자화율(magnetic permeability)의 온도 계수(auir)도 측정 결과로부터 계산하였다. 초기 자화율의 온도 계수(auir)는 하기의 수학식으로 나타낼 수 있다:
auir= Δui/ui 2·1/ΔT
여기에서, Δui는 -25∼125℃의 범위에서 ui의 변화량이며, ui는 초기 자화율(ui)이고, ΔT는 -25∼125℃의 온도 범위, 즉 150℃이다.
표 4는 각 시료에 대한 초기 자화율(ui) 및 초기 자화율의 온도 계수(auir)를 나타낸다. 표 4에서 *표로 나타낸 시료들은 본 발명의 범위 또는 상술한 바람직한 범위를 벗어난 조건하에서 제조되었다.
표 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 범위내의 소결 보조제를 Ni- Cu-Zn-계 페라이트와 함께 사용하는 경우에, 얻어진 세라믹 자기 조성물은 10 이상의 초기 자화율(ui) 및 500ppm/℃ 이하의 초기 자화율의 온도 계수(auir)를 갖는다. 이러한 특성들은 고주파용 인덕터에 특히 바람직하며, 고주파용 칩형 인덕터에 더욱 바람직하다.
통상적으로, 초기 자화율이 작고 초기 자화율의 온도 계수가 작은 세라믹 자기 조성물은 알려져 있지 않다. 예를 들어, 종래 기술에 따른 산화물을 나타내는 시료 2∼4는 500ppm/℃을 초과하는 초기 자화율의 온도 계수(auir)를 나타내고 있다. 또한, 소결 보조제를 포함하지 않는 시료 1은 10을 초과하는 초기 자화율(ui)을 나타내고 있다.
본 발명의 범위를 벗어난 다른 시료들도 초기 자화율(ui)이 10을 초과하거나 또는 초기 자화율의 온도 계수(auir)가 500ppm/℃를 나타내고 있다. 또한, 본 발명의 범위를 벗어난 일부 시료들이 10 미만의 초기 자화율(ui) 또는 500ppm/℃ 미만의 초기 자화율의 온도 계수(auir)을 갖지만, 이들 시료들은 구현예 1에 설명한 바와 같이 결점을 갖기 때문에 바람직하지 않다.
시료번호 Bi2O3(중량부) 소결보조제(중량부) 소결 보조제의 조성(㏖%) u1 au1
Li2O MgO CaO SrO BaO SiO2 TiO2 B2O3
1* 0 0 - - - - - - - - 18 650
2* 3(SiO2) 0 - - - - - - - - 14 1500
3* 3(Co3O4) 0 - - - - - - - - 5 900
4* 3 0 - - - - - - - - 7 600
5* 0 3 25 2 6 6 6 20 7 28 8 400
6* 0 3 1 2 10 10 10 60 7 0 13 1000
7 0 3 2 2 10 10 10 59 7 0 7 350
8 0 3 25 2 6 6 6 48 7 0 5 200
9 0 3 45 2 6 6 6 28 7 0 6 220
10* 0 3 50 2 6 6 6 23 7 0 7 250
11* 0 3 60 0 0 0 0 60 10 0 14 700
12 0 3 25 5 0 0 0 60 10 0 5 230
13 0 3 25 0 5 0 0 60 10 0 6 180
14 0 3 25 0 0 5 0 60 10 0 7 22
15 0 3 25 0 0 0 5 60 10 0 5 200
16* 0 3 28 2 0 0 0 60 10 0 12 600
17* 0 3 28 0 2 0 0 60 10 0 14 550
18* 0 3 28 0 0 2 0 60 10 0 13 600
19* 0 3 28 0 0 0 2 60 10 0 11 550
20 0 3 25 10 10 10 10 25 10 0 6 300
21* 0 3 20 10 10 10 15 25 10 0 8 610
22* 0 3 5 2 6 6 6 60 15 0 15 800
23 0 3 10 2 6 6 6 60 10 0 5 250
24 0 3 25 10 10 10 10 15 20 0 6 230
25* 0 3 25 10 10 10 10 10 25 0 8 350
26 0 0.1 25 2 6 6 6 48 7 0 6 250
27 0 1 25 2 6 6 6 48 7 0 7 400
28 0 10 25 2 6 6 6 48 7 0 4 120
29 0 30 25 2 6 6 6 48 7 0 4 100
30* 0 40 25 2 6 6 6 48 7 0 6 150
31 0.01 3 25 2 6 6 6 48 7 0 6 120
32 0.1 3 25 2 6 6 6 48 7 0 5 100
33 10 3 25 2 6 6 6 48 7 0 4 80
34* 15 3 25 2 6 6 6 48 7 0 5 150
상술한 각 구현예에서는 페라이트로서 Ni-Cu-Zn-계 페라이트를 사용하였다. 그러나, 상술한 Ni-Cu-Zn-계 페라이트와는 다른 Ni-계 페라이트 또는 Ni-Zn-계 페라이트를 사용하여도 거의 동일한 효과를 얻을 수 있다는 것을 확인하였다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 세라믹 자기 조성물에 의하면, 소결 보조제가 붕소(boron)를 함유하고 있지 않기 때문에, 소성 공정에서 내부 도체에 마이그레이션(migration)이 발생하는 것을 억제할 수 있고, 따라서 얻어진 인덕터 부품에서 절연 열화가 발생하거나 직류 저항이 높아진다는 문제를 개선할 수 있다. 또한, 본 발명은 소결 온도를 낮출 수 있으며 고주파 특성이 우수한 인덕터 부품을 얻을 수 있다는 상술한 종래 기술의 효과도 만족하게 보장할 수 있다.
본 발명에 따른 세라믹 자기 조성물에 포함되는 소결 보조제의 조성을 Li2O가 약 2∼45㏖%, RO(R은 Ba, Sr, Ca 및 Mg로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 1종)가 약 5∼40㏖%, (Ti, Si)O2가 약 30∼70㏖%(단, SiO2는 약 15㏖% 이상)으로 선택함으로써, 예를 들어 상술한 조성물은 930℃ 이하의 저온에서 양호하게 소결될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 세라믹 자기 조성물에 있어서, 소결 보조제의 함유량이 페라이트 100중량부에 대하여 0.05∼30중량부가 되도록 선택하면, 예를 들어 상술한 바와 같이, 상술한 조성물은 930℃ 이하의 저온에서 소결될 수 있다.
게다가, 본 발명에 따른 세라믹 자기 조성물이 페라이트 100중량부에 대하여 약 0.01∼10중량부의 Bi2O3을 더 함유하면, 페라이트와 소결 보조제와의 습윤성(wettability)을 향상시킨다. 이와 같이, 예를 들어 930℃ 이하의 저온에서 소결성을 유지하면서 내부 도체가 Ag를 포함하는 경우에 이 Ag의 확산을 방지하며, 그 결과로 내부 도체와 외부 도체와의 접속 불량의 발생을 보다 효과적으로 억제할수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 인덕터 부품에 의하면, 상술한 특징을 구비한 세라믹 자기 조성물을 자성체로서 사용하기 때문에 인덕터 부품에 있어서 절연 열화 또는 직류 저항의 증가를 억제할 수 있다.
또한, 본 발명이 내부 도체를 내장하는 적층 부품인 인덕터 부품에 적용되면, 내부 도체의 마이그레이션이 억제되며 따라서 내부 도체와 외부 도체와의 접속 불량이 발생하지 않는 인덕터 부품을 얻을 수 있다.

Claims (17)

  1. 페라이트(ferrite) 및 무(無)붕소 소결 보조제(sintering aid)를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 자기 조성물로서,
    상기 소결 보조제는
    약2∼45㏖%의 Li2O;
    약5∼40㏖%의 RO(여기에서, R은 Ba, Sr, Ca 및 Mg로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 1종); 및
    약30∼70㏖%의 (Ti, Si)O2(여기에서, SiO2는 적어도 약15㏖% 이상)
    를 함유하는 것이 특징으로 하는 세라믹 자기 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 세라믹 자기 조성물의 소결 보조제의 함유량은 페라이트 100 중량부에 대하여 약0.05∼30중량부임을 특징으로 하는 세라믹 자기 조성물.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 소결 보조제의 적어도 일부는 규산염 유리(silicate glass)를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 자기 조성물.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 세라믹 자기 조성물은 페라이트 100중량부에 대하여약0.01∼10중량부의 Bi2O3을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 세라믹 자기 조성물.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 소결 보조제의 적어도 일부는 규산염 유리이며, 상기 Bi2O3의 적어도 일부는 상기 규산염 유리의 하나의 성분으로서 존재하는 것을 특징으로 세라믹 자기 조성물.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 페라이트는 Ni-계 페라이트, Ni-Zn-계 페라이트 또는 Ni-Cu-Zn-계 페라이트임을 특징으로 하는 세라믹 자기 조성물.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 소결 보조제의 적어도 일부는 규산염 유리(silicate glass)를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 자기 조성물.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 세라믹 자기 조성물은 페라이트 100중량부에 대하여 약0.01∼10중량부의 Bi2O3을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 세라믹 자기 조성물.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 소결 보조제의 적어도 일부는 규산염 유리이며, 상기 Bi2O3의 적어도 일부는 상기 규산염 유리의 하나의 성분으로서 존재하는 것을 특징으로 세라믹 자기 조성물.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 페라이트는 Ni-계 페라이트, Ni-Zn-계 페라이트 또는 Ni-Cu-Zn-계 페라이트임을 특징으로 하는 세라믹 자기 조성물.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 세라믹 자기 조성물은 10이하의 초기 투자율(ui) 및 500ppm/℃이하의 초기 투자율의 온도계수(auir)를 가짐을 특징으로 하는 세라믹 자기 조성물.
  12. 자성체로서 청구항 1에 기재된 세라믹 자기 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 인덕터(inductor) 부품.
  13. 제 12항에 있어서, 은(silver)을 함유하는 내부 도체를 구비한 적층체를 포함하는 것을 특징으로 하는 인덕터 부품.
  14. 자성체로서 청구항 4에 기재된 세라믹 자기 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 인덕터 부품.
  15. 제 14항에 있어서, 은(silver)을 함유하는 내부 도체를 구비한 적층체를 포함하는 것을 특징으로 하는 인덕터 부품.
  16. 자성체로서 청구항 10에 기재된 세라믹 자기 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 인덕터 부품.
  17. 제 16항에 있어서, 은(silver)을 함유하는 내부 도체를 구비한 적층체를 포함하는 것을 특징으로 하는 인덕터 부품.
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