KR101475129B1

KR101475129B1 - 세라믹 전자 부품 및 세라믹 전자 부품의 제조 방법

Info

Publication number: KR101475129B1
Application number: KR1020127023151A
Authority: KR
Inventors: 아끼히로 나까무라; 아쯔시 야마모또; 유꼬 노미야
Original assignee: 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
Priority date: 2010-03-05
Filing date: 2011-03-04
Publication date: 2014-12-22
Also published as: JP5556880B2; JPWO2011108701A1; EP2544200A4; KR101673727B1; CN102792395A; JP2014179621A; US20120326828A1; US20170140871A1; KR20120123540A; JP5979609B2; US9741489B2; EP2544200B1; US9595377B2; WO2011108701A1; CN102792395B; KR20140078715A; EP2544200A1

Abstract

페라이트 재료로 이루어지는 자성체부(2)와, Cu를 주성분으로 하는 도전부(3)를 갖고, 자성체부(2)는, 3가의 Fe와 적어도 2가의 Ni를 포함하는 2가 원소를 함유함과 함께, 상기 Fe의 함유량이, Fe₂O₃로 환산하여, 몰비로 20∼48％이다. Fe 및 Mn의 총계에 대한 Mn의 비율이, Mn₂O₃ 및 Fe₂O₃로 각각 환산하여, 몰비로 50％ 미만의 범위에서 자성체부(2)는 Mn을 함유하고 있다. 자성체부(2)와 도전부(3)는 Cu-Cu₂O의 평형 산소 분압 이하의 분위기에서 동시 소성되어 이루어진다. 이에 의해 Cu를 주성분으로 하는 도전부(3)와 자성체부(2)를 동시 소성해도, 절연성을 확보할 수 있어, 양호한 전기 특성을 얻을 수 있도록 한다.

Description

세라믹 전자 부품 및 세라믹 전자 부품의 제조 방법{CERAMIC ELECTRONIC COMPONENT AND METHOD FOR PRODUCING CERAMIC ELECTRONIC COMPONENT}

본 발명은 세라믹 전자 부품 및 세라믹 전자 부품의 제조 방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는, 페라이트 재료로 이루어지는 자성체부와 Cu를 주성분으로 한 도전부를 갖는 코일 부품 등의 세라믹 전자 부품과 그 제조 방법에 관한 것이다.

종래부터, Ni-Zn 등의 스피넬형 결정 구조(spinel type crystal structure)를 갖는 페라이트계 자기를 사용한 세라믹 전자 부품이 널리 사용되고 있으며, 페라이트 재료의 개발도 한창 행해지고 있다.

예를 들면, 특허문헌 1에는, 페라이트 모체의 원료 조성이, Ni-Zn계 페라이트 100중량부에 대하여, PbO 성분을 0.3중량부 이상 5.0중량부 이하의 비율로 첨가한 구리 도체 일체 소성형 페라이트 소자가 제안되어 있다.

또한, 이 특허문헌 1에는, 페라이트 모체의 원료 조성이, Ni-Zn계 페라이트 100중량부에 대하여, PbO 성분을 0.3중량부 이상 5.0중량부 이하, B₂O₃ 성분을 0.03중량부 이상 1.5중량부 이하, SiO₂ 성분을 0.03중량부 이상 1.5중량부 이하의 비율로 첨가한 구리 도체 일체 소성형 페라이트 소자가 제안되어 있다.

이 특허문헌 1에서는, 페라이트 재료에 PbO, 또는 PbO, B₂O₃, SiO₂의 저융점의 글래스 성분을 첨가함으로써, 질소 분위기 하에서, 950∼1030℃의 저온에서의 소성을 가능하게 하고 있다.

또한, 특허문헌 2에는, Fe₂O₃가 44∼47mol％, CuO가 5∼13mol％, ZnO가 15∼23mol％, 잔량부가 실질적으로 NiO로 이루어지는 주성분에 대하여, 부성분으로서 Mn₂O₃를 0.1∼0.5wt％ 함유하는 조성을 갖고, 평균 결정 입경이 0.7∼1.2㎛인 소결체로 구성되는 산화물 자성 재료가 제안되어 있다.

이 특허문헌 2에서는, 0.1∼0.5wt％의 Mn₂O₃를 함유시켜 비저항 ρ의 향상을 도모함과 함께, 내부 전극 재료에 Ag를 사용함으로써, 내부 전극용 페이스트와 산화물 자성층용 페이스트를 동시 소성하고, 이에 의해 소결 밀도를 저하시키지 않고, 품질 계수 Q가 양호하고 직류 중첩 특성이 우수한 적층형 인덕터를 얻고 있다.

또한, 이 특허문헌 2에는, 내부 전극 재료로서 Cu계 재료를 사용하는 것도 가능하다고 기재되어 있다.

일본 특공평 7-97525호 공보(청구항 1, 청구항 2, 제3페이지 제5란 제7줄째∼동페이지 동란 제8줄째) 일본 특허 출원 공개 제2006-219306호 공보(청구항 1, 단락 번호 〔0013〕, 〔0019〕, 〔0035〕)

Ni-Zn계 페라이트는, 대기 분위기에서 소성되는 것이 일반적이며, 예를 들면, 적층 코일 부품의 경우에는, 통상적으로, 내부 전극 재료에 Ag를 사용하고, 930℃ 이하의 저온에서 페라이트 재료와 내부 전극 재료를 동시 소성하고 있다.

한편, 생산 코스트 등을 고려하면, 저저항이며 도통성이 우수하고 또한 Ag보다도 저렴한 Cu를 주성분으로 한 Cu계 재료를 내부 전극 재료에 사용하는 것이 바람직하다.

그러나, Cu-Cu₂O의 평형 산소 분압과 Fe₂O₃-Fe₃O₄의 평형 산소 분압의 관계로부터, 800℃ 이상의 고온에서는 Cu와 Fe₂O₃가 공존하는 영역이 존재하지 않는 것이 알려져 있다.

즉, 800℃ 이상의 온도에서는, Fe₂O₃의 상태를 유지하도록 하는 산화성 분위기로 산소 분압을 설정하여 소성을 행한 경우, Cu도 산화되어 Cu₂O를 생성한다. 한편, Cu 금속의 상태를 유지하도록 하는 환원성 분위기로 산소 분압을 설정하여 소성을 행한 경우는, Fe₂O₃가 환원되어 Fe₃O₄를 생성한다.

따라서, 특허문헌 1에서는, 질소 분위기 하에서, Cu와 페라이트 재료를 동시 소성하고 있지만, Cu와 Fe₂O₃가 공존하는 영역이 존재하지 않기 때문에, Cu가 산화되지 않도록 하는 환원성 분위기에서 소성하면, Fe₂O₃가 Fe₃O₄로 환원되기 때문에 비저항 ρ가 저하되고, 이 때문에 전기 특성의 열화를 초래할 우려가 있다.

게다가, 특허문헌 1에서는, 글래스 성분인 PbO, B₂O₃, SiO₂를 첨가하고 있기 때문에, 소성 처리 중에 이들의 글래스 성분이 이상립 성장(abnormal grain growth)을 야기하여 투자율의 저하 등을 초래하고, 이 때문에 원하는 양호한 자기 특성을 얻는 것이 곤란하고, 또한 페라이트 중에 PbO가 함유되기 때문에, 환경 부하의 면에서도 문제가 있다.

또한, 특허문헌 2에서는, 내부 전극 재료에 Cu계 재료를 사용하는 것이 가능하다고 기재되어 있지만, Ag를 내부 전극 재료로 사용하고 대기 분위기에서 소성한 실시예만 기재되어 있다.

즉, Cu를 주성분으로 한 Cu계 재료를 도전부에 사용하고, 자성체부와 동시 소성하는 경우는, Cu의 산화를 방지하는 관점에서, 환원성 분위기에서의 소성이 요구되지만, 상술한 바와 같이 800℃ 이상의 고온에서는 Cu와 Fe₂O₃가 공존하는 영역이 존재하지 않기 때문에, Cu의 산화를 방지하도록 하는 환원성 분위기에서 소성하면, Fe₂O₃의 환원을 피할 수 없다.

그러나, 특허문헌 2에는, Cu계 재료를 도전부에 사용한 경우에 생기는 상술한 과제가 전혀 기재되어 있지 않고, 따라서, 특허문헌 2로부터는, Cu계 재료를 도전부에 사용한 경우라도, 양호한 절연성을 갖고, 임피던스 특성 등의 전기 특성이 양호한 세라믹 전자 부품을 얻는 것은 곤란하다.

본 발명은 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것이며, Cu를 주성분으로 하는 도전부와 자성체부를 동시 소성해도, 절연성을 확보할 수 있어, 양호한 전기 특성을 얻을 수 있는 코일 부품 등의 세라믹 전자 부품 및 세라믹 전자 부품의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 일반식 X₂O₃ㆍMeO로 나타내어지는 스피넬형 결정 구조의 페라이트 재료에 대하여 예의 연구를 행한 바, Fe₂O₃의 함유량을 20∼48mol％(바람직하게는 25∼47mol％, 보다 바람직하게는 30∼46mol％)의 범위로 조정하여 다른 함유 성분을 증량시키고, 또한 Fe 및 Mn에 대한 Mn의 비율을, Fe₂O₃ 및 Mn₂O₃로 환산하여 50％ 미만으로 함으로써, 원하는 양호한 절연성을 얻을 수 있고, 이에 의해 Cu계 재료와 페라이트 재료를 동시 소성해도, 전기 특성이 양호한 세라믹 전자 부품을 얻을 수 있다고 하는 지견을 얻었다.

본 발명은 이와 같은 지견에 기초하여 이루어진 것으로서, 본 발명에 따른 세라믹 전자 부품은, 페라이트 재료로 이루어지는 자성체부와, Cu를 주성분으로 하는 도전부를 갖고, 상기 자성체부는, 3가의 Fe와 적어도 2가의 Ni를 포함하는 2가 원소를 함유함과 함께, 상기 Fe의 함유량이, Fe₂O₃로 환산하여, 몰비로 20∼48％이고, 또한, 상기 Fe 및 Mn의 총계에 대한 Mn의 비율이, Mn₂O₃ 및 Fe₂O₃로 각각 환산하여, 몰비로 50％ 미만(0％를 포함함)으로 되도록, 상기 자성체부는 상기 Mn을 함유하고 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 세라믹 전자 부품은, 상기 Fe의 함유량이, Fe₂O₃로 환산하여, 몰비로 25∼47％인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 세라믹 전자 부품은, 상기 Fe의 함유량이, Fe₂O₃로 환산하여, 몰비로 30∼46％인 것이 보다 바람직하다.

또한, Fe₂O₃의 함유량이 상술한 20∼48mol％의 범위 내이면, Fe 및 Mn의 총계에 대한 Mn의 비율을, Mn₂O₃ 및 Fe₂O₃로 환산하여, 몰비로 2％ 이상으로 함으로써, 양호한 절연성을 확보할 수 있음과 동시에, 투자율도 향상되는 것을 알 수 있었다.

즉, 본 발명의 세라믹 전자 부품은, 상기 자성체부는, 상기 Fe 및 상기 Mn의 총계에 대한 상기 Mn의 비율이, Mn₂O₃ 및 Fe₂O₃로 환산하여, 몰비로 2％ 이상으로 되도록, 상기 Mn을 함유하고 있는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 세라믹 전자 부품은, 상기 자성체부가, CuO로 환산하여, 몰비로 10％ 이하의 Cu를 함유하고 있는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명자들이 한층 더한 예의 연구의 결과, 보다 한층 더 양호한 특성을 얻는 관점에서는, 자성체부에 ZnO를 함유시키는 것이 바람직하지만, ZnO의 함유량이 33％를 초과하면 퀴리점 Tc가 저하되어, 고온에서의 동작 보증이 손상되어 신뢰성의 저하를 초래할 우려가 있는 것을 알 수 있었다.

즉, 본 발명의 세라믹 전자 부품은, 상기 자성체부가, ZnO로 환산하여, 몰비로 33％ 이하의 Zn을 함유하고 있는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명자들의 연구 결과에 의해, 페라이트의 투자율 μ를 고려하면, ZnO의 함유량은 6mol％ 이상인 것이 바람직한 것을 알 수 있었다.

즉, 본 발명의 세라믹 전자 부품은, 상기 자성체부가, ZnO로 환산하여, 몰비로 6％ 이상의 Zn을 함유하고 있는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 세라믹 전자 부품은, Cu-Cu₂O의 평형 산소 분압 이하의 분위기에서 소성되어 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 세라믹 전자 부품은, 상기 자성체부와 상기 도전부가 동시 소성되어 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 세라믹 전자 부품은, 복수의 상기 자성체부와 복수의 상기 도전부가 교대로 적층되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 세라믹 전자 부품은, 코일 부품인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 세라믹 전자 부품의 제조 방법은, Fe 화합물 및 적어도 Ni 화합물을 포함하는 2가 원소 화합물을, Fe₂O₃로 환산하여, Fe 화합물이 몰비로 20∼48％로 되도록 상기 Fe 화합물 및 상기 2가 원소 화합물을 칭량함과 함께, Fe 및 Mn의 총계에 대한 상기 Mn의 비율이, Mn₂O₃ 및 Fe₂O₃로 환산하여, 몰비로 50％ 미만(0％를 포함함)으로 되도록 Mn 화합물을 칭량하고, 이들 칭량물을 혼합한 후, 예비 소결하여 예비 소결 분말을 제작하는 예비 소결 공정과, 상기 예비 소결 분말로부터 세라믹 그린 시트를 제작하는 세라믹 그린 시트 제작 공정과, Cu를 주성분으로 하는 도전성 페이스트를 상기 세라믹 그린 시트에 도포하여 소정 패턴의 도전막을 형성하는 도전막 형성 공정과, 상기 도전막이 형성된 세라믹 그린 시트를 소정 순서로 적층하여, 적층체를 형성하는 적층체 형성 공정과, Cu-Cu₂O의 평형 산소 분압 이하의 소성 분위기에서 상기 적층체를 소성하여, 상기 세라믹 그린 시트와 상기 도전막을 동시 소성하는 소성 공정을 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.

상기 세라믹 전자 부품에 의하면, 페라이트 재료로 이루어지는 자성체부와, Cu를 주성분으로 하는 도전부를 갖고, 상기 자성체부는, 3가의 Fe와 적어도 2가의 Ni를 포함하는 2가 원소를 함유함과 함께, 상기 Fe의 함유량이, Fe₂O₃로 환산하여, 몰비로 20∼48％(바람직하게는 25∼47％, 보다 바람직하게는 30∼46％)이고, 또한, 상기 Fe 및 Mn의 총계에 대한 Mn의 비율이, Mn₂O₃ 및 Fe₂O₃로 각각 환산하여, 몰비로 50％ 미만(0％를 포함함)으로 되도록, 상기 자성체부는 상기 Mn을 함유하고 있으므로, Cu계 재료와 페라이트 재료를 동시 소성해도, 비저항 ρ를 향상시킬 수 있어, 원하는 절연성을 확보할 수 있다.

구체적으로는, 비저항 ρ는 logρ로 5.0 이상의 양호한 절연성을 얻을 수 있다. 그리고 이에 의해, 임피던스 특성 등의 전기 특성이 양호한 원하는 세라믹 전자 부품을 얻는 것이 가능하게 된다.

또한, 상기 자성체부가, 상기 Fe 및 상기 Mn의 총계에 대한 상기 Mn의 비율이, Mn₂O₃ 및 Fe₂O₃로 환산하여, 몰비로 2％ 이상으로 되도록, 상기 Mn을 함유함으로써, 보다 양호한 절연성을 확보할 수 있음과 함께, Mn 무첨가의 경우에 비해 투자율을 향상시키는 것이 가능하게 된다.

또한, 상기 자성체부가, CuO로 환산하여, 몰비로 10％ 이하의 Cu를 함유함으로써, 임피던스 특성이 양호한 세라믹 전자 부품을 얻을 수 있다.

또한, 상기 자성체부가, ZnO로 환산하여, 몰비로 33％ 이하의 Zn을 함유한 경우에는, 충분한 퀴리점을 확보할 수 있어, 사용 시의 온도가 높은 조건 하에서의 동작이 보증된 세라믹 전자 부품을 얻을 수 있다.

또한, 자성체부는, ZnO로 환산하여, 몰비로 6％ 이상의 Zn을 함유함으로써, 양호한 투자율을 확보하는 것이 가능하게 된다.

또한, Cu-Cu₂O의 평형 산소 분압 이하의 분위기에서 소성되어 이루어지므로, Cu를 주성분으로 하는 도전부를 사용하여 자성체부와 동시 소성해도, Cu가 산화되는 일 없이, 소결시킬 수 있다.

또한, 복수의 상기 자성체부와 복수의 상기 도전부가 교대로 적층되어 있으므로, 절연성이 양호하여 임피던스 특성 등의 전기 특성이 양호한 코일 부품 등의 적층형의 세라믹 전자 부품을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 세라믹 전자 부품의 제조 방법에 의하면, Fe 화합물 및 적어도 Ni 화합물을 포함하는 2가 원소 화합물을, Fe₂O₃로 환산하여, Fe 화합물이 몰비로 20∼48％로 되도록 상기 Fe 화합물 및 상기 2가 원소 화합물을 칭량함과 함께, Fe 및 Mn의 총계에 대한 상기 Mn의 비율이, Mn₂O₃ 및 Fe₂O₃로 환산하여, 몰비로 50％ 미만(0％를 포함함)으로 되도록 Mn 화합물을 칭량하고, 이들 칭량물을 혼합한 후, 예비 소결하여 예비 소결 분말을 제작하는 예비 소결 공정과, 상기 예비 소결 분말로부터 세라믹 그린 시트를 제작하는 세라믹 그린 시트 제작 공정과, Cu를 주성분으로 하는 도전성 페이스트를 상기 세라믹 그린 시트에 도포하여 소정 패턴의 도전막을 형성하는 도전막 형성 공정과, 상기 세라믹 그린 시트를 소정 순서로 적층하여, 적층체를 형성하는 적층체 형성 공정과, Cu-Cu₂O의 평형 산소 분압 이하의 소성 분위기에서 상기 적층체를 소성하여, 상기 세라믹 그린 시트와 상기 도전막을 동시 소성하는 소성 공정을 포함하고 있으므로, Cu-Cu₂O의 평형 산소 분압 이하의 소성 분위기에서 세라믹 그린 시트와 Cu를 주성분으로 한 도전막을 동시 소성해도, Fe가 환원되지도 않고 절연성이 양호하여 임피던스 특성 등의 전기 특성이 양호한 세라믹 전자 부품을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 세라믹 전자 부품으로서의 적층 코일 부품의 일 실시 형태를 도시하는 단면도이다.
도 2는 상기 적층 코일 부품의 제조 방법을 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 3은 ZnO의 함유량과 퀴리점 Tc 및 투자율 μ와의 관계를 도시하는 도면이다.
도 4는 자성체부의 성분 조성이 본 발명 범위 외의 경우에 Cu-Cu₂O의 평형 산소 분압에서 소성하였을 때의 임피던스 특성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 5는 자성체부의 성분 조성이 본 발명 범위 내의 경우에 Cu-Cu₂O의 평형 산소 분압에서 소성하였을 때의 임피던스 특성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 6은 자성체부의 성분 조성이 본 발명 범위 외의 경우에 Cu-Cu₂O의 평형 산소 분압의 1/100에서 소성하였을 때의 임피던스 특성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 7은 자성체부의 성분 조성이 본 발명 범위 내의 경우에 Cu-Cu₂O의 평형 산소 분압의 1/100에서 소성하였을 때의 임피던스 특성의 일례를 도시하는 도면이다.

다음으로, 본 발명의 실시 형태를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 세라믹 전자 부품으로서의 적층 코일 부품의 일 실시 형태를 도시하는 단면도이다.

이 적층 코일 부품은, 페라이트 소체(1)가, 자성체부(2)와, 그 자성체부(2)에 매설된 Cu를 주성분으로 하는 코일 도체(도전부)(3)를 갖고 있다. 또한, 코일 도체(3)의 양단에는 인출 전극(4a, 4b)이 형성됨과 함께, 페라이트 소체(1)의 양단에는 Ag 등으로 이루어지는 외부 전극(5a, 5b)이 형성되고, 그 외부 전극(5a, 5b)과 인출 전극(4a, 4b)이 전기적으로 접속되어 있다.

자성체부(2)는, 스피넬형 결정 구조(일반식 X₂O₃ㆍMeO)를 갖는 페라이트 재료로 형성되고, 적어도 3가의 원소 화합물인 Fe₂O₃와 2가의 원소 화합물인 NiO를 함유하고, 필요에 따라서 3가의 원소 화합물인 Mn₂O₃, 및 2가의 원소 화합물인 ZnO, CuO를 함유하고 있다.

그리고, 자성체부(2) 중의 Fe₂O₃의 함유 몰량이 20∼48mol％로 되도록 배합되어 있다.

이와 같이 Fe₂O₃의 함유 몰량을 20∼48mol％로 함으로써, 양호한 원하는 절연성을 확보할 수 있고, 이에 의해 임피던스 특성 등의 전기 특성이 양호한 코일 부품을 얻는 것이 가능하게 된다.

여기서, 자성체부(2) 중의 Fe₂O₃의 함유 몰량을 20∼48mol％로 한 것은 이하의 이유에 의한다.

Cu를 주성분으로 한 Cu계 재료와 페라이트 재료를 동시 소성하는 경우, 대기분위기에서 소성하면 Cu는 용이하게 산화되어 Cu₂O를 생성하기 때문에, Cu가 산화되지 않도록 하는 환원성 분위기에서 소성할 필요가 있다. 한편, 페라이트 재료의 주성분인 Fe₂O₃를 환원성 분위기에서 소성하면 Fe₃O₄를 생성하기 때문에, Fe₂O₃에 대해서는 산화성 분위기에서 소성할 필요가 있다.

그러나, 〔발명이 해결하고자 하는 과제〕의 항에서도 설명한 바와 같이, Cu-Cu₂O의 평형 산소 분압과 Fe₃O₄-Fe₂O₃의 평형 산소 분압의 관계로부터, 800℃ 이상의 온도에서 소성하는 경우, Cu 금속과 Fe₂O₃가 공존하는 영역이 존재하지 않는 것이 알려져 있다.

따라서, 본 실시 형태에서는, 3가의 Fe를 함유한 Fe₂O₃의 함유 몰량을 화학양론 조성으로부터 감량시키고, Fe₂O₃ 대신에 예를 들면 2가 원소, 구체적으로는 2가의 Ni를 함유한 NiO를 화학양론 조성으로부터 증량시킴으로써, Fe₂O₃의 내환원성을 향상시켜, Cu-Cu₂O의 평형 산소 분압 이하의 소성 분위기에서 소성해도, Fe₂O₃의 Fe₃O₄로의 환원을 어렵게 하고 있다.

즉, 스피넬형 결정 구조(일반식 X₂O₃ㆍMeO)의 경우, 화학양론 조성에서는, X₂O₃(X : Fe, Mn)와 MeO(Me : Ni, Zn, Cu)의 비율은 50 : 50이고, X₂O₃와 MeO는, 통상적으로, 대략 화학양론 조성으로 되도록 배합된다.

그런데, 3가의 Fe를 함유한 Fe₂O₃의 함유 몰량을 화학양론 조성에 대하여 충분히 감량시키고, Fe₂O₃ 대신에 2가 원소, 예를 들면 2가의 Ni를 함유한 NiO를 화학양론 조성에 대하여 충분히 증량시킨 경우, Cu-Cu₂O의 평형 산소 분압 이하의 분위기에서 소성하면, Fe₂O₃에 대해서는 환원 분위기임에도 불구하고, NiO가 화학양론 조성보다도 충분히 과잉으로 함유되어 있기 때문에, Fe₂O₃는 Fe₃O₄로 환원되기 어렵게 된다. 즉, Fe₃O₄는, Fe₂O₃ㆍFeO로 나타낼 수 있지만, 2가의 Ni 화합물인 NiO가 화학양론 조성보다도 충분히 과잉으로 존재하기 때문에, Ni와 마찬가지의 2가의 FeO의 생성이 저해되지 않는다. 이 때문에, Fe₂O₃는 Fe₃O₄로 환원되지 않고 Fe₂O₃의 상태를 유지하는 것이 가능하게 된다.

이와 같이 Fe₂O₃의 함유 몰량을 화학양론 조성으로부터 충분히 감량하고, 2가의 원소 화합물을 화학양론 조성에 대하여 충분히 증량시킴으로써, Cu와 페라이트 재료를 동시 소성해도 FeO가 생성되기 어렵게 되기 때문에, Fe₂O₃는 Fe₃O₄로 환원되지 않고 Fe₂O₃의 상태를 유지하게 된다. 따라서, Fe₂O₃는 Fe₃O₄로 환원되지 않고 완료되기 때문에, 비저항 ρ가 저하되는 것을 회피할 수 있고, 이에 의해 원하는 양호한 절연성을 확보할 수 있고, 그 결과, 양호한 전기 특성을 갖는 적층 코일 부품을 얻는 것이 가능하게 된다.

그리고, 그를 위해서는 Fe₂O₃의 함유 몰량을 48mol％ 이하로 할 필요가 있다. Fe₂O₃의 함유 몰량이 48mol％를 초과하는 경우에는, Fe₂O₃는 화학양론 조성으로부터 2mol％ 미만밖에 감량되지 않아, Fe₂O₃의 함유 몰량이 지나치게 많기 때문에, Fe₂O₃가 용이하게 환원되어 Fe₃O₄를 생성하여, 비저항 ρ의 저하를 초래하여 원하는 적층 코일 부품을 얻는 것이 곤란하게 된다.

단, Fe₂O₃의 함유 몰량은, 적어도 20mol％는 필요하다. 이것은 Fe₂O₃의 함유 몰량이 20mol％ 미만으로 되면, 오히려 비저항 ρ의 저하를 초래하여, 원하는 절연성을 확보할 수 없게 될 우려가 있기 때문이다.

따라서, 자성체부(2) 중의 Fe₂O₃의 함유 몰량은, 20∼48mol％로 되도록 조정할 필요가 있고, 보다 양호한 절연성을 확보하는 관점에서는, 바람직하게는 25∼47mol％이고, 보다 바람직하게는 30∼46mol％이다.

또한, 상기 자성체부(2)에 Mn₂O₃를 함유시킴으로써, 보자력(coercivity)이 저감하고 자속 밀도가 커지기 때문에, 투자율 μ를 향상시키는 것이 가능하게 된다.

그리고, 그를 위해서는 Mn₂O₃를, Fe₂O₃ 및 Mn₂O₃의 총계에 대한 Mn₂O₃의 비율(이하, 「A값」이라고 함)이 몰비로 2％ 이상으로 되도록 함유시키는 것이 바람직하다.

단, A값이 50％ 이상으로 되면, Mn₂O₃의 함유량이 Fe₂O₃의 함유량보다도 많아져, 오히려 절연성의 저하를 초래할 우려가 있다. 따라서, Mn₂O₃를 함유시키는 경우에는, A값으로 2％ 이상 50％ 미만으로 Mn₂O₃ 함유량을 제어할 필요가 있다.

또한, Fe₂O₃의 함유 몰량이 20∼48mol％의 범위 내이면, Fe의 일부를 Mn으로 치환하는 형태로, 2가의 원소 화합물 대신에 Mn₂O₃를 증량시킴으로써도, 비저항 ρ를 향상시킬 수 있고, 이것에 의해서도 원하는 양호한 절연성을 얻는 것이 가능하게 된다.

즉, 800℃ 이상의 온도 영역에서는, Mn₂O₃는 Fe₂O₃에 비해, 보다 높은 산소 분압에서 환원성 분위기로 된다. 따라서, Cu-Cu₂O의 평형 산소 분압 이하의 산소 분압에서는, Mn₂O₃는 Fe₂O₃에 비해 강환원성 분위기로 되고, 이 때문에 Mn₂O₃가 우선적으로 환원되어 소결을 완료시키는 것이 가능하게 된다. 즉, Mn₂O₃가 Fe₂O₃에 비해 우선적으로 환원되기 때문에, Fe₂O₃가 Fe₃O₄로 환원되기 전에 소성 처리를 완료시키는 것이 가능하게 된다.

이와 같이 자성체부(2) 중에 Mn₂O₃를 함유시킴으로써, Cu-Cu₂O의 평형 산소 분압 이하에서 Cu계 재료와 페라이트 재료를 동시 소성해도, Mn₂O₃가 우선적으로 환원되기 때문에, Fe₂O₃가 환원되기 전에 소결을 완료시키는 것이 가능하게 되어, Cu 금속과 Fe₂O₃를 보다 효과적으로 공존시킬 수 있다. 그리고 이에 의해 비저항 ρ가 저하되는 것을 회피할 수 있어, 절연성을 향상시킬 수 있다. 그 결과, 특정 주파수 영역에서 피크를 갖는 산형 형상의 임피던스 특성을 얻을 수 있어, 전기 특성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.

또한, 이 경우도 A값이 50％ 이상으로 되면, Mn₂O₃의 함유량이 Fe₂O₃의 함유량보다도 많아져, 절연성의 저하를 초래할 우려가 있고, 또한 A값이 2％ 미만의 경우에는, Mn₂O₃의 첨가 효과를 충분히 얻을 수 없다. 따라서, 3가의 Fe의 일부를 3가의 Mn으로 치환하는 경우도, 원하는 절연성을 얻기 위해서는, A값이 2％ 이상 50％ 미만으로 되도록 Mn₂O₃함유량을 제어하는 것이 바람직하다.

이와 같이 본 실시 형태에서는, 자성체부(2)는, Fe₂O₃와 NiO를 함유하고, Fe₂O₃가 20∼48mol％이고, A값이 50％ 미만으로 되도록, NiO 및/또는 Mn₂O₃를 증량함으로써, 투자율 μ를 손상시키지 않고 비저항 ρ가 저하되는 것을 회피할 수 있어서 절연성을 확보할 수 있고, 이에 의해 전기 특성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.

구체적으로는, 자기 특성을 손상시키지도 않고 비저항 ρ를 logρ로 5.0 이상으로 개선할 수 있어, 특정 주파수 영역에서 높은 임피던스를 갖는 노이즈 흡수에 적합한 적층 코일 부품을 얻을 수 있다. 그리고 그 결과, 특정 주파수 영역에서 임피던스가 높아, 산형 형상의 임피던스 특성을 갖는 적층 코일 부품을 얻는 것이 가능하게 된다.

또한, 자성체부(2) 중의 NiO, ZnO, 및 CuO의 함유량은, 특별히 한정되는 것은 아니고, Fe₂O₃의 함유 몰량에 따라서 적절히 설정할 수 있지만, ZnO나 CuO를 함유시키는 경우에는, ZnO : 6∼33mol％, CuO : 0∼10mol％, NiO : 잔량부로 되도록 배합하는 것이 바람직하다.

즉, ZnO의 함유 몰량이 33mol％를 초과하면, 퀴리점 Tc가 저하되어, 고온에서의 동작 보증이 이루어지지 않을 가능성이 있기 때문에, ZnO의 함유량은 33mol％ 이하가 바람직하다.

한편, ZnO는 투자율 μ의 향상에 기여하는 효과가 있지만, 이러한 효과를 발휘하기 위해서는 ZnO의 함유 몰량은 6mol％는 필요하다.

따라서, 자성체부(2)가 ZnO를 함유하는 경우는, 그 함유 몰량은 6∼33mol％가 바람직하다.

또한, CuO의 함유 몰량이 10mol％를 초과하면, 비저항 ρ가 저하될 우려가 있기 때문에, CuO의 함유량은 10mol％ 이하가 바람직하다.

다음으로, 상기 적층 코일 부품의 제조 방법을, 도 2를 참조하면서 상술한다.

우선, 세라믹 소원료{raw materials}로서, Fe₂O₃, NiO, 및 필요에 따라서 3가 화합물인 Mn₂O₃, 2가 원소 화합물인 ZnO, 및 CuO를 준비하고, Fe₂O₃의 함유 몰량이 20∼48mol％, A값이 50％ 미만(0％를 포함함)으로 되도록, 각 세라믹 소원료를 칭량한다.

다음으로, 이들 칭량물을 순수 및 PSZ(부분 안정화 지르코니아)볼 등의 옥석과 함께 포트 밀에 넣고, 습식으로 충분히 혼합 분쇄하고, 증발 건조시킨 후, 800∼900℃의 온도에서 소정 시간 예비 소결한다.

다음으로, 이들 예비 소결물에, 폴리비닐부티랄계 등의 유기 바인더, 에탄올, 톨루엔 등의 유기 용제, 및 PSZ볼과 함께, 다시 포트 밀에 투입하여, 충분히 혼합 분쇄하여, 세라믹 슬러리를 제작한다.

다음으로, 닥터 블레이드법 등을 사용하여 상기 세라믹 슬러리를 시트 형상으로 성형 가공하여, 소정 막 두께의 자성체 세라믹 그린 시트(이하, 간단히 「자성체 시트」라고 함)(6a∼6h)를 제작한다.

다음으로, 이들 자성체 시트(6b∼6g)가 서로 전기적으로 접속 가능하게 되도록 레이저 가공기를 사용하여 자성체 시트(6b∼6g)의 소정 개소에 비아홀을 형성한다.

다음으로, Cu를 주성분으로 한 코일 도체용 도전성 페이스트를 준비한다. 그리고, 그 도전성 페이스트를 사용하여 스크린 인쇄하여, 자성체 시트(6b∼6g) 상에 코일 패턴(8a∼8f)을 형성하고, 또한, 비아홀을 상기 도전성 페이스트로 충전하여 비아홀 도체(7a∼7e)를 제작한다. 또한, 자성체 시트(6b) 및 자성체 시트(6g)에 형성된 각 코일 패턴(8a, 8f)에는, 외부 전극과 전기적 접속이 가능하게 되도록 인출부(8a', 8f')가 형성되어 있다.

다음으로, 코일 패턴(8a∼8f)이 형성된 자성체 시트(6b∼6g)를 적층하고, 이들을 코일 패턴이 형성되어 있지 않은 자성체 시트(6a) 및 자성체 시트(6h) 사이에 협지하여 압착하고, 이에 의해 코일 패턴(8a∼8f)이 비아홀 도체(7a∼7e)를 통하여 접속된 압착 블록을 제작한다. 그 후, 이 압착 블록을 소정 치수로 절단하여 세라믹 적층체를 제작한다.

다음으로, 이 세라믹 적층체를 Cu가 산화되지 않도록 하는 분위기 하에서, 소정 온도에서 충분히 탈지한 후, Cu-Cu₂O의 평형 산소 분압 이하로 되도록 N₂-H₂-H₂O의 혼합 가스로 분위기 조정된 소성로에 공급하여, 900∼1050℃에서 소정 시간 소성하고, 이에 의해 자성체부(2)에 코일 도체(3)가 매설된 페라이트 소체(1)를 얻는다.

다음으로, 페라이트 소체(1)의 양단부에, Ag 등을 주성분으로 한 외부 전극용 도전 페이스트를 도포하고, 건조시킨 후, 750℃에서 소부하여 외부 전극(5a, 5b)을 형성하고, 이에 의해 적층 코일 부품이 제작된다.

이와 같이 본 실시 형태에서는, Fe 화합물 및 적어도 Ni 화합물을 포함하는 2가 원소 화합물을, Fe₂O₃로 환산하여, Fe 화합물이 몰비로 20∼48％로 되도록 상기 Fe 화합물 및 상기 2가 원소 화합물을 칭량함과 함께, Fe 및 Mn의 총계에 대한 상기 Mn의 비율이, Mn₂O₃ 및 Fe₂O₃로 환산하여, 몰비로 50％ 미만(0％를 포함함)으로 되도록 Mn 화합물을 칭량하고, 이들 칭량물을 혼합한 후, 예비 소결하여 예비 소결 분말을 제작하는 예비 소결 공정과, 상기 예비 소결 분말로부터 세라믹 그린 시트를 제작하는 세라믹 그린 시트 제작 공정과, Cu를 주성분으로 하는 도전성 페이스트를 상기 세라믹 그린 시트에 도포하여 소정 패턴의 도전막을 형성하는 도전막 형성 공정과, 상기 도전막이 형성된 세라믹 그린 시트를 소정 순서로 적층하여, 적층체를 형성하는 적층체 형성 공정과, Cu-Cu₂O의 평형 산소 분압 이하의 소성 분위기에서 상기 적층체를 소성하여, 상기 세라믹 그린 시트와 상기 도전막을 동시 소성하는 소성 공정을 포함하고 있으므로, Cu-Cu₂O의 평형 산소 분압 이하의 소성 분위기에서 상기 적층체를 소성해도, Fe₂O₃가 Fe₃O₄로 환원되는 일도 없고, Cu와 Fe₂O₃가 공존한 상태에서 소결시키는 것이 가능하게 된다. 따라서, 비저항 ρ가 저하되는 것을 회피할 수 있어 절연성을 확보할 수 있고, 이에 의해 전기 특성을 향상시킬 수 있다.

구체적으로는, 비저항 ρ를 logρ로 5.0 이상으로 개선할 수 있어, 특정 주파수 영역에서 높은 임피던스를 갖는 노이즈 흡수에 적합한 적층 코일 부품을 얻을 수 있다. 그리고 그 결과, 특정 주파수 영역에서 임피던스가 높아, 산형 형상의 임피던스 특성을 갖는 적층 코일 부품을 얻는 것이 가능하게 된다.

또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 상기 실시 형태에서는, 본 발명의 적층 코일 부품에 대하여 설명하였지만, 단판 코일 부품이나 적층 LC 부품과 같은 적층 복합 부품에 적용할 수 있는 것은 물론이다.

다음으로, 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명한다.

실시예 1

세라믹 소원료로서, Fe₂O₃, NiO, ZnO, 및 CuO를 준비하였다. 그리고, ZnO : 25mol％, CuO : 1mol％로 하고, Fe₂O₃ 및 NiO의 함유 몰량이 표 1에 나타내는 바와 같은 조성으로 되도록, 이들 세라믹 소원료를 칭량하였다. 다음으로, 이들 칭량물을 순수 및 PSZ볼과 함께 염화비닐제의 포트 밀에 넣고, 습식으로 충분히 혼합 분쇄하고, 증발 건조시킨 후, 850℃의 온도에서 예비 소결하였다.

다음으로, 이들 예비 소결물을, 폴리비닐부티랄계 바인더(유기 바인더), 에탄올(유기 용매), 및 PSZ볼과 함께, 다시 염화비닐제의 포트 밀에 투입하여, 충분히 혼합 분쇄하여, 세라믹 슬러리를 얻었다.

다음으로, 닥터 블레이드법을 사용하여, 두께가 25㎛로 되도록 세라믹 슬러리를 시트 형상으로 성형하고, 이것을 세로 50㎜, 가로 50㎜의 크기로 펀칭하여, 자성체 시트를 제작하였다.

다음으로, 이와 같이 하여 제작된 자성체 시트를, 두께가 총계 0.5㎜로 되도록 복수매 적층하고, 60℃로 가열하고, 100㎫의 압력으로 60초간 가압하여 압착하고, 그 후, 직경 10㎜의 크기의 원판 형상으로 잘라내어, 세라믹 성형체를 얻었다.

다음으로, 얻어진 세라믹 성형체를 가열하여 충분히 탈지하였다. 그리고, N₂-H₂-H₂O의 혼합 가스를 소성로에 공급하여 산소 분압을 1.8×10^-1㎩로 조정한 후, 상기 세라믹 성형체를 소성로에 투입하여, 950℃의 온도에서 2시간 소성하였다. 즉, 산소 분압 1.8×10^-1㎩는 950℃에서의 Cu-Cu₂O의 평형 산소 분압이며, 세라믹 성형체를 Cu-Cu₂O의 평형 산소 분압에서 2시간 소성하고, 이에 의해 시료 번호 1∼13의 원판 형상 시료를 얻었다.

다음으로, 시료 번호 1∼13의 각 시료의 양면에 Ag 전극을 형성하고, 50V의 직류 전압을 인가하여 절연 저항을 측정하고, 시료 형상으로부터 비저항 ρ를 구하였다.

또한, 상술과 마찬가지로 하여 얻어진 자성체 시트를, 두께가 총계 1.0㎜로 되도록 복수매 적층하고, 60℃로 가열하고, 100㎫의 압력으로 60초간 가압하여 압착하고, 그 후, 외경이 20㎜, 내경이 12㎜로 되도록 링 형상으로 잘라내어, 세라믹 성형체를 얻었다.

다음으로, 얻어진 세라믹 성형체를 상술과 마찬가지의 조건에서 탈지, 소성을 행하고, 이에 의해 시료 번호 1∼13의 링 형상 시료를 얻었다.

그리고, 시료 번호 1∼13의 각 링 형상 시료에 대하여, 연동선을 20턴 권회하고, 임피던스 애널라이저(애질런트 테크놀러지스사제, E4991A)를 사용하여, 주파수 1㎒에서의 인덕턴스를 측정하고, 그 측정값으로부터 투자율 μ를 구하였다.

표 1은 시료 번호 1∼13의 자성체부의 조성, A값(Fe₂O₃ 및 Mn₂O₃의 총계에 대한 Mn₂O₃의 함유량), 비저항 logρ, 및 투자율 μ를 나타내고 있다.

시료 번호 1은, 비저항 logρ가 3.5로 낮아졌다. 이것은 Fe₂O₃의 함유량이 49.0mol％로 많기 때문에, 950℃에서의 Cu-Cu₂O의 평형 산소 분압인 1.8×10^-1㎩에서 소성한 경우, Fe₂O₃가 Fe₃O₄로 환원되게 되고, 그 결과, 비저항 logρ가 저하된 것으로 생각된다.

또한, 시료 번호 13은, Fe₂O₃의 함유량이 15.0mol％로 적고, 이 경우도 비저항 logρ가 4.5로 낮아졌다.

이에 대하여 시료 번호 2∼12는, Mn₂O₃는 함유되어 있지 않지만, Fe₂O₃의 함유량이 20.0∼48.0mol％로 본 발명의 범위 내이므로, 비저항 logρ는 5.5∼8.2로 커서 충분한 절연성을 확보할 수 있고, 게다가 투자율 μ도 35∼290으로 양호한 결과가 얻어지는 것을 알 수 있었다.

특히, Fe₂O₃의 함유량이 25.0∼47.0mol％의 시료 번호 3∼11은, 비저항 logρ가 6.5 이상으로 되어 보다 바람직한 결과가 얻어지고, 또한 Fe₂O₃의 함유량이 30∼46mol％의 시료 번호 4∼10은, 비저항 logρ가 7.1 이상으로 되어 더욱 바람직한 결과가 얻어지는 것을 알 수 있었다.

실시예 2

Mn₂O₃를 1.0mol％ 함유시키고, 그것에 따라서 NiO의 함유량을 조정한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지의 방법ㆍ수순으로 시료 번호 21∼33의 원판 형상 및 링 형상 시료를 제작하였다.

그리고, 실시예 1과 마찬가지의 방법ㆍ수순에 의해 원판 형상 시료를 사용하여 비저항 logρ를 구하고, 링 형상 시료를 사용하여 투자율 μ를 구하였다.

표 2는 시료 번호 21∼33의 자성체부의 조성, A값, 비저항 logρ, 및 투자율μ를 나타내고 있다.

시료 번호 21은, Fe₂O₃의 함유량이 49.0mol％로 많고, 이 때문에 상기 실시예 1의 시료 번호 1과 마찬가지의 이유로부터, 비저항 logρ가 3.6으로 낮아졌다.

또한, 시료 번호 33은, Fe₂O₃의 함유량이 15.0mol％로 적고, 이 때문에 비저항 logρ가 4.6으로 낮아지는 것을 알 수 있었다.

이에 대하여 시료 번호 22∼32는, A값은 2.0∼4.8이고, Fe₂O₃의 함유량이 20∼48mol％로 본 발명의 범위 내이므로, 비저항 logρ는 6.4∼8.7로 커서 충분한 절연성을 확보할 수 있는 것을 알 수 있었다.

특히, Fe₂O₃의 함유량이 25∼47mol％의 시료 번호 23∼31은, 비저항 logρ가 7.3 이상으로 되어 보다 바람직한 결과가 얻어지고, 또한 Fe₂O₃의 함유량이 30∼46mol％의 시료 번호 24∼30은, 비저항 logρ가 7.9 이상으로 되어 더욱 바람직한 결과가 얻어지는 것을 알 수 있었다.

또한, 시료 번호 22~32에 있어서는, Mn₂O₃를 1.0mol％ 함유시켰기 때문에, 투자율 μ도 38∼330으로 되어, Fe₂O₃함유량이 동일한 경우의 실시예 1과 비교하면, 투자율 μ는 향상되는 것을 알 수 있었다.

실시예 3

Mn₂O₃를 2.0mol％ 함유시키고, 그것에 따라서 NiO의 함유량을 조정한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지의 방법ㆍ수순으로 시료 번호 41∼53의 원판 형상 및 링 형상 시료를 제작하였다.

그리고, 실시예 1과 마찬가지의 방법ㆍ수순으로 원판 형상 시료를 사용하여 비저항 logρ를 구하고, 링 형상 시료를 사용하여 투자율 μ를 구하였다.

표 3은 시료 번호 41∼53의 자성체부의 조성, A값, 비저항 logρ, 및 투자율μ를 나타내고 있다.

시료 번호 41은, Fe₂O₃의 함유량이 49.0mol％로 많기 때문에, 상기 실시예 1의 시료 번호 1과 마찬가지의 이유로부터, 비저항 logρ가 3.7로 낮아졌다.

또한, 시료 번호 53은, Fe₂O₃의 함유량이 15.0mol％로 적어, 비저항 logρ가 4.7로 낮아졌다.

이에 대하여 시료 번호 42∼52는, A값은 4.0∼9.1이고, Fe₂O₃의 함유량이 20∼48mol％로 본 발명의 범위 내이므로, 비저항 logρ는 6.8∼8.9로 커서 충분한 절연성을 확보할 수 있는 것을 알 수 있었다.

특히, Fe₂O₃의 함유량이 25∼47mol％의 시료 번호 43∼51은, 비저항 logρ가 7.7 이상으로 되어 보다 바람직한 결과가 얻어지고, 또한 Fe₂O₃의 함유량이 30∼46mol％의 시료 번호 44∼50은, 비저항 logρ가 8.2 이상으로 되어 더욱 바람직한 결과가 얻어지는 것을 알 수 있었다.

또한, 시료 번호 42~52에 있어서는, Mn₂O₃를 2.0mol％ 함유시켰기 때문에, 투자율 μ도 42∼500으로 되어, Fe₂O₃ 함유량이 동일한 경우의 실시예 2와 비교하면, 투자율 μ는 향상되는 것을 알 수 있었다.

실시예 4

Mn₂O₃를 5.0mol％ 함유시키고, 그것에 따라서 NiO의 함유량을 조정한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지의 방법ㆍ수순으로 시료 번호 61∼73의 원판 형상 및 링 형상 시료를 제작하였다.

표 4는 시료 번호 61∼73의 자성체부의 조성, A값, 비저항 logρ, 및 투자율μ를 나타내고 있다.

시료 번호 61은, Fe₂O₃의 함유량이 49.0mol％로 많기 때문에, 실시예 1의 시료 번호 1과 마찬가지의 이유로부터, 비저항 logρ가 3.6으로 낮아졌다.

또한, 시료 번호 73은, Fe₂O₃의 함유량이 15.0mol％로 적어, 비저항 logρ가 4.8로 낮아졌다.

이에 대하여 시료 번호 62∼72는, A값은 9.4∼20.0이고, Fe₂O₃의 함유량이 20∼48mol％로 본 발명의 범위 내이므로, 비저항 logρ는 6.4∼8.6으로 커서 충분한 절연성을 확보할 수 있는 것을 알 수 있었다.

특히, Fe₂O₃의 함유량이 25∼47mol％의 시료 번호 63∼71은, 비저항 logρ가 7.4 이상으로 되어 보다 바람직한 결과가 얻어지고, 또한 Fe₂O₃의 함유량이 30∼46mol％의 시료 번호 64∼70은, 비저항 logρ가 7.8 이상으로 되어 더욱 바람직한 결과가 얻어지는 것을 알 수 있었다.

또한, 시료 번호 62~72에 있어서는, Mn₂O₃를 5.0mol％ 함유시켰기 때문에, 투자율 μ도 50∼640으로 되어, Fe₂O₃ 함유량이 동일한 경우의 실시예 3과 비교하면, 투자율 μ는 향상되는 것을 알 수 있었다.

실시예 5

Mn₂O₃를 7.5mol％ 함유시키고, 그것에 따라서 NiO의 함유량을 조정한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지의 방법ㆍ수순으로 시료 번호 81∼93의 원판 형상 및 링 형상 시료를 제작하였다.

표 5는 시료 번호 81∼93의 자성체부의 조성, A값, 비저항 logρ, 및 투자율μ를 나타내고 있다.

시료 번호 81은, Fe₂O₃의 함유량이 49.0mol％로 많기 때문에, 실시예 1의 시료 번호 1과 마찬가지의 이유로부터, 비저항 logρ가 3.5로 낮아졌다.

또한, 시료 번호 93은, Fe₂O₃의 함유량이 15.0mol％로 적어, 비저항 logρ는 4.8로 저하되었다.

이에 대하여 시료 번호 82∼92는, A값은 13.5∼27.3이고, Fe₂O₃의 함유량이 20∼48mol％로 본 발명의 범위 내이므로, 비저항 logρ는 6.0∼8.2로 커서 충분한 절연성을 확보할 수 있는 것을 알 수 있었다.

특히, Fe₂O₃의 함유량이 25∼47mol％의 시료 번호 83∼91은, 비저항 logρ가 7.0 이상으로 되어 보다 바람직한 결과가 얻어지고, 또한 Fe₂O₃의 함유량이 30∼46mol％의 시료 번호 84∼90은, 비저항 logρ가 7.3 이상으로 되어 더욱 바람직한 결과가 얻어지는 것을 알 수 있었다.

또한, 시료 번호 82~92에 있어서는, Mn₂O₃를 7.5mol％ 함유시켰기 때문에, 투자율 μ도 55∼760으로 되어, Fe₂O₃ 함유량이 동일한 경우의 실시예 4와 비교하면, 투자율 μ는 향상되는 것을 알 수 있었다.

실시예 6

Mn₂O₃를 10.0mol％ 함유시키고, 그것에 따라서 NiO의 함유량을 조정한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지의 방법ㆍ수순으로 시료 번호 101∼113의 원판 형상 및 링 형상 시료를 제작하였다.

표 6은 시료 번호 101∼113의 자성체부의 조성, A값, 비저항 logρ, 및 투자율 μ를 나타내고 있다.

시료 번호 101은, Fe₂O₃의 함유량이 49.0mol％로 많기 때문에, 실시예 1의 시료 번호 1과 마찬가지의 이유로부터, 비저항 logρ가 3.4로 낮아졌다.

또한, 시료 번호 113은, Fe₂O₃의 함유량이 15.0mol％로 적어, 비저항 logρ는 4.3으로 저하되었다.

이에 대하여 시료 번호 102∼112는, A값은 17.2∼33.3이고, Fe₂O₃의 함유량이 20∼48mol％로 본 발명의 범위 내이므로, 비저항 logρ는 5.6∼7.5로 커서 충분한 절연성을 확보할 수 있는 것을 알 수 있었다.

특히, Fe₂O₃의 함유량이 25∼47mol％의 시료 번호 103∼111은, 비저항 logρ가 6.4 이상으로 되어 보다 바람직한 결과가 얻어지고, 또한 Fe₂O₃의 함유량이 30∼46mol％의 시료 번호 104∼110은, 비저항 logρ가 6.7 이상으로 되어 더욱 바람직한 결과가 얻어지는 것을 알 수 있었다.

또한, 시료 번호 102~112에 있어서는, Mn₂O₃를 10.0mol％ 함유시켰기 때문에, 투자율 μ도 70∼900으로 되어, Fe₂O₃함유량이 동일한 경우의 실시예 5와 비교하면, 투자율 μ는 향상되는 것을 알 수 있었다.

실시예 7

Mn₂O₃를 13.0mol％ 함유시키고, 그것에 따라서 NiO의 함유량을 조정한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지의 방법ㆍ수순으로 시료 번호 121∼133의 원판 형상 및 링 형상 시료를 제작하였다.

표 7은 시료 번호 121∼133의 자성체부의 조성, A값, 비저항 logρ, 및 투자율 μ를 나타내고 있다.

시료 번호 121은, Fe₂O₃의 함유량이 49.0mol％로 많기 때문에, 실시예 1의 시료 번호 1과 마찬가지의 이유로부터, 비저항 logρ가 3.3으로 낮아졌다.

또한, 시료 번호 133은, Fe₂O₃의 함유량이 15.0mol％로 적어, 비저항 logρ는 3.6으로 저하되었다.

이에 대하여 시료 번호 122∼132는, A값은 21.3∼39.4이고, Fe₂O₃의 함유량이 20∼48mol％로 본 발명의 범위 내이므로, 비저항 logρ는 5.0∼6.7로 커서 충분한 절연성을 확보할 수 있는 것을 알 수 있었다.

특히, Fe₂O₃의 함유량이 25∼47mol％의 시료 번호 123∼131은, 비저항 logρ가 5.6 이상으로 되어 보다 바람직한 결과가 얻어지고, 또한 Fe₂O₃의 함유량이 30∼46mol％의 시료 번호 124∼130은, 비저항 logρ가 6.0 이상으로 되어 더욱 바람직한 결과가 얻어지는 것을 알 수 있었다.

또한, 시료 번호 122~132에 있어서는, Mn₂O₃를 13.0mol％ 함유시켰기 때문에, 투자율 μ도 87∼1050으로 되어, Fe₂O₃함유량이 동일한 경우의 실시예 6과 비교하면, 투자율 μ는 향상되는 것을 알 수 있었다.

이와 같이 실시예 1∼7로부터 명백해지는 바와 같이 Fe₂O₃의 함유량을 20∼48mol％로 함으로써, 비저항 logρ는 5.0 이상으로 되어 충분한 절연성을 확보할 수 있고, Mn₂O₃의 함유량을 증량시킴으로써, 투자율 μ가 향상되는 것을 알 수 있었다.

실시예 8

NiO : 26.0mol％, ZnO : 25.0mol％로 하고, CuO를 포함하지 않고, Fe₂O₃의 일부를 Mn₂O₃로 치환한 형태에서 이들 Fe₂O₃ 및 Mn₂O₃를 표 8에 나타내는 바와 같은 조성으로 되도록 칭량하였다.

그리고, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 시료 번호 141∼154의 원판 형상 시료를 제작하고, 비저항 logρ를 구하였다.

표 8은 시료 번호 141∼154의 자성체부의 조성, A값, 및 비저항 logρ를 나타내고 있다.

시료 번호 141, 142는, Fe₂O₃의 함유량이 49.0mol％, 48.5mol％로 많기 때문에, 실시예 1의 시료 번호 1과 마찬가지의 이유로부터, 비저항 logρ가 4.0, 4.9로 낮아졌다.

또한, 시료 번호 153, 154는, A값이 50％ 이상이고, 자성체 중의 Mn₂O₃ 함유량이 Fe₂O₃함유량보다도 많기 때문에, 비저항 logρ는 4.8, 4.5로 오히려 저하되었다.

이에 대하여 시료 번호 143∼152는, Fe₂O₃의 함유량이 29.0∼48.0mol％이고, A값도 2.0∼40.8％로, 모두 본 발명 범위 내이므로, 비저항 logρ는 5.3∼7.9로 되어, 양호한 절연성이 얻어지는 것을 알 수 있었다.

실시예 9

실시예 8에서 CuO의 함유량을 5.0mol％로 하고, 그것에 따라서 NiO의 함유량을 조정한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지의 방법ㆍ수순으로 시료 번호 161∼174의 원판 형상 시료를 제작하고, 비저항 ρ를 구하였다.

표 9는 시료 번호 161∼174의 자성체부의 조성, A값, 및 비저항 logρ를 나타내고 있다.

시료 번호 161, 162는, Fe₂O₃의 함유량이 49.0mol％, 48.5mol％로 많기 때문에, 실시예 1의 시료 번호 1과 마찬가지의 이유로부터, 비저항 logρ가 3.5, 4.5로 낮아졌다.

또한, 시료 번호 173, 174는, A값이 50％ 이상이고, 자성체 중의 Mn₂O₃ 함유량이 Fe₂O₃함유량보다도 많기 때문에, 비저항 logρ가 4.7, 4.4로 오히려 저하되었다.

이에 대하여 시료 번호 163∼172는, Fe₂O₃의 함유량이 29.0∼48.0mol％이고, A값이 2.0∼40.8％로 본 발명 범위 내이므로, 비저항 logρ는 5.2∼7.9로 되어, 양호한 절연성이 얻어지는 것을 알 수 있었다.

실시예 10

실시예 8에서 CuO의 함유량을 10.0mol％로 하고, 그것에 따라서 NiO의 함유량을 조정한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지의 방법ㆍ수순으로 시료 번호 181∼194의 원판 형상 시료를 제작하고, 비저항 ρ를 구하였다.

표 10은 시료 번호 181∼194의 자성체부의 조성, A값, 및 비저항 logρ를 나타내고 있다.

시료 번호 181, 182는, Fe₂O₃의 함유량이 49.0mol％, 48.5mol％로 많기 때문에, 실시예 1의 시료 번호 1과 마찬가지의 이유로부터, 비저항 logρ가 3.2, 4.2로 낮아졌다.

또한, 시료 번호 193, 194는, A값이 50％ 이상이고, 자성체 중의 Mn₂O₃ 함유량이 Fe₂O₃함유량보다도 많기 때문에, 비저항 logρ가 4.8, 4.5로 오히려 저하되었다.

이에 대하여 시료 번호 183∼192는, Fe₂O₃의 함유량이 29.0∼48.0mol％이고, A값이 2.0∼40.8％로 본 발명 범위 내이므로, 비저항 logρ는 5.0∼7.6으로 되어, 양호한 절연성이 얻어지는 것을 알 수 있었다.

실시예 11

Fe₂O₃ : 47mol％, Mn₂O₃ : 1.0mol％, CuO : 1.0mol％로 하고, 표 11에 나타내는 바와 같이, ZnO의 함유량을 1.0∼35.0mol％의 범위에서 상이하게 하고, 이것에 따라서 NiO의 함유량을 조정한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지의 방법ㆍ수순으로 시료 번호 201∼210의 링 형상 시료를 제작하였다.

그리고, 실시예 1과 마찬가지의 방법ㆍ수순으로 링 형상 시료를 사용하여 투자율 μ를 구하였다.

또한, 실시예 1과 마찬가지의 임피던스 애널라이저를 사용하여, 각 링 형상 시료에 대하여, 투자율 μ의 온도 특성을 측정하고, 투자율 μ의 극대 온도를 구하고, 이것을 퀴리점 Tc로 하였다.

표 11은 시료 번호 201∼210의 자성체부의 조성, A값, 투자율μ, 및 퀴리점을 나타내고 있다.

시료 번호 210은, ZnO의 함유량이 35.0mol％로 많기 때문에, 퀴리점 Tc가 110℃로 저하되고, 이 때문에 동작 보증 온도가 125℃ 이하로 되어, 고온 분위기에서의 사용에 지장이 발생할 수 있는 것을 알 수 있었다.

이에 대하여 시료 번호 201∼209는, ZnO의 함유량이 33.0mol％ 이하이기 때문에, 130℃ 이상의 퀴리점 Tc를 확보할 수 있는 것을 알 수 있었다.

단, 시료 번호 201, 202는, ZnO의 함유량이 3.0mol％에서 투자율은 20으로 저하되고, 1.0mol％에서 투자율 μ가 15까지 저하되었다.

따라서, 자성체부 중에 ZnO를 함유하는 경우에는, ZnO의 함유량은 33.0mol％ 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 6.0∼33.0mol％인 것이 확인되었다.

도 3은 ZnO 함유량과 퀴리점 Tc 및 투자율 μ와의 관계를 도시하는 도면이고, 횡축이 ZnO 함유량(mol％), 좌측 종축은 퀴리점 Tc(℃), 우측 횡축은 투자율 μ를 나타내고 있다. 도면 중, ● 표시가 퀴리점, ◆ 표시가 투자율이다.

이 도 3으로부터 명백해지는 바와 같이, ZnO 함유량의 증가에 수반하여, 투자율 μ는 상승하지만, 퀴리점 Tc가 저하되어, 동작 보증 온도 125℃를 확보하기 위해서는, ZnO 함유량은 33mol％ 이상은 필요하다.

한편, ZnO 함유량의 감소에 수반하여, 투자율 μ는 저하되고, ZnO 함유량이 6mol％ 미만에서 35 미만으로 된다. 따라서, ZnO의 함유량은 6∼33mol％, 바람직하게는 9∼33mol％인 것을 알 수 있었다.

실시예 12

실시예 9에서 사용한 시료 번호 161(Fe₂O₃ : 49.0mol％, Mn₂O₃ : 0mol％, ZnO : 25.0mol％, NiO : 21.0mol％, CuO : 5.0mol％) 및 시료 번호 167(Fe₂O₃ : 44.0mol％, Mn₂O₃: 5.0mol％, ZnO : 25.0mol％, NiO : 21.0mol％, CuO : 5.0mol％)의 자성체 시트를 준비하였다.

그리고, 레이저 가공기를 사용하여, 자성체 시트의 소정 위치에 비아홀을 형성한 후, Cu 분말, 바니시, 및 유기 용제를 함유한 Cu 페이스트를 자성체 시트의 표면에 스크린 인쇄하고, 또한 상기 Cu 페이스트를 비아홀에 충전하고, 이에 의해 소정 형상의 코일 패턴 및 비아홀 도체를 형성하였다.

다음으로, 코일 패턴이 형성된 자성체 시트를 적층한 후, 이들을 코일 패턴이 형성되어 있지 않은 자성체 시트 사이에 협지하고, 60℃의 온도에서 100㎫의 압력으로 압착하여, 압착 블록을 제작하였다. 그리고, 이 압착 블록을 소정의 사이즈로 절단하여, 세라믹 적층체를 제작하였다.

다음으로, 이 세라믹 적층체를, 내부 도체인 Cu가 산화되지 않는 분위기에서 가열하여 충분히 탈지하였다. 그리고 그 후, N₂-H₂-H₂O의 혼합 가스에 의해 산소 분압이 제어된 소성로에 세라믹 적층체를 투입하고, 3℃/분의 승온 속도로 950℃로 승온하고, 2시간 유지하여 소성하고, 이에 의해 자성체부에 코일 도체가 매설된 페라이트 소체를 제작하였다. 여기서, 산소 분압은, 950℃에서의 Cu-Cu₂O의 평형 산소 분압인 1.8×10^-1㎩로 설정하였다.

다음으로, Ag 분말, 글래스 프릿, 바니시, 및 유기 용제를 함유한 외부 전극용 도전 페이스트를 준비하고, 이 외부 전극용 도전 페이스트를 페라이트 소체의 양단에 도포하여 건조한 후, 750℃에서 소부하여 외부 전극을 형성하고, 이에 의해 시료 번호 161', 167'의 시료를 제작하였다. 또한, 시료 번호 161', 167'의 각 시료의 외경 치수는 길이 : 1.6㎜, 폭 : 0.8㎜, 두께 : 0.8㎜이고, 코일의 턴수는 9.5턴이었다.

다음으로, 시료 번호 161', 167'의 각 시료에 대하여, 실시예 1과 마찬가지의 임피던스 애널라이저를 사용하여, 임피던스 특성을 측정하였다.

도 4는 시료 번호 161'의 임피던스 특성을 나타내고, 도 5는 시료 번호 167'의 임피던스 특성을 나타내고 있다. 횡축은 주파수(Hz), 종축은 임피던스(Ω)이다.

시료 번호 161'는, Fe₂O₃ 함유량이 49.0mol％로 많아, 비저항 logρ가 낮기 때문에, 도 4로부터 명백해지는 바와 같이, 임피던스는 최대라도 220Ω 정도로, 원하는 고임피던스를 얻을 수는 없었다.

이에 대하여 시료 번호 167'는, Fe₂O₃함유량이 44.0mol％, A값은 10.2％로, 본 발명 범위 내이므로, 비저항 logρ가 커지고, 그 결과, 도 5에 도시한 바와 같이, 임피던스 특성도 현저한 산형 형상을 갖고 있다. 그리고, 최대 약 520Ω의 고임피던스가 얻어져, 특정 주파수 영역에서 높은 임피던스가 얻어지는 것을 알 수 있었다.

실시예 13

산소 분압을 950℃에서의 Cu-Cu₂O 평형 산소 분압의 1/100인 1.8×10^-3㎩로 설정한 것 이외는, 실시예 12와 마찬가지의 방법ㆍ수순으로 시료 번호 161", 167"의 시료를 제작하고, 임피던스 특성을 측정하였다.

도 6은 시료 번호 161"의 임피던스 특성을 나타내고, 도 7은 시료 번호 167"의 임피던스 특성을 나타내고 있다. 횡축은 주파수(Hz), 종축은 임피던스(Ω)이다.

시료 번호 161"는, Fe₂O₃ 함유량이 49.0mol％로 많고, 게다가 Cu-Cu₂O의 평형 산소 분압의 1/100의 낮은 산소 분압에서 소성하고 있기 때문에, 비저항 logρ도 더욱 낮아지고, 그 결과 도 6에 도시한 바와 같이, 임피던스는 100Ω 이하로 되어, 광범위한 주파수 영역에서 평탄해져, 양호한 임피던스 특성을 얻을 수는 없었다.

이에 대하여 시료 번호 167"는, Fe₂O₃ 함유량이 44.0mol％, A값은 10.2％로, 본 발명 범위 내이므로, 비저항 logρ도 커지고, 그 결과, 도 7에 도시한 바와 같이, 실시예 12의 시료 번호 167'와 대략 마찬가지로, 임피던스 특성도 현저한 산형 형상을 갖고 있다. 그리고, 최대 약 570Ω의 고임피던스가 얻어져, 특정 주파수 영역에서 높은 임피던스가 얻어지는 것을 알 수 있었다.

또한, 실시예 12의 시료 번호 167'와 실시예 13의 시료 번호 167"의 비교로부터 명백해지는 바와 같이, Fe₂O₃ 함유량이 본 발명 범위 내의 경우에는, 산소 분압에 의존하지 않고 높은 임피던스를 얻을 수 있는 것을 알 수 있었다.

이와 같이 본 발명의 자성체 조성을 갖는 세라믹 전자 부품은, 비저항 logρ가 양호하고, 이에 의해 투자율을 손상시키지도 않고, 높은 임피던스를 확보할 수 있는 것을 알 수 있었다. 즉, 내부 전극 재료에 Cu를 주성분으로 한 재료를 사용한 경우라도, 절연성이 양호하여 임피던스 특성이 양호한 적층 코일 부품이 얻어지는 것이 확인되었다.

Cu를 주성분으로 하는 재료를 도전부에 사용하고, 도전부와 자성체부를 동시 소성해도, 절연성이 양호하여, 양호한 전기 특성을 갖는 코일 부품 등의 세라믹 전자 부품을 실현할 수 있다.

2 : 자성체부
3 : 코일 도체(도전부)

Claims

페라이트 재료로 이루어지는 자성체부와, Cu를 함유하고 상기 자성체부에 매설된 도전부를 갖고,
상기 자성체부는, 3가의 Fe와 적어도 2가의 Ni를 포함하는 2가 원소를 함유함과 함께, 상기 Fe의 함유량이, Fe₂O₃로 환산하여, 몰비로 20∼48％이고,
또한, Fe 및 Mn의 총계에 대한 Mn의 비율이, Mn₂O₃ 및 Fe₂O₃로 각각 환산하여, 몰비로 2% 이상 50％ 미만으로 되도록, 상기 자성체부는 상기 Mn을 함유하고,
상기 자성체부와 상기 도전부는 동시에 소성된 것을 특징으로 하는 세라믹 전자 부품.
제1항에 있어서,
상기 Fe의 함유량이, Fe₂O₃로 환산하여, 몰비로 25∼47％인 것을 특징으로 하는 세라믹 전자 부품.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 Fe의 함유량이, Fe₂O₃로 환산하여, 몰비로 30∼46％인 것을 특징으로 하는 세라믹 전자 부품.
삭제
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 자성체부는, CuO로 환산하여, 몰비로 10％ 이하의 Cu를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 세라믹 전자 부품.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 자성체부는, ZnO로 환산하여, 몰비로 33％ 이하의 Zn을 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 세라믹 전자 부품.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 자성체부는, ZnO로 환산하여, 몰비로 6％ 이상의 Zn을 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 세라믹 전자 부품.
제1항 또는 제2항에 있어서,
Cu-Cu₂O의 평형 산소 분압 이하의 분위기에서 소성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 세라믹 전자 부품.
삭제
제1항 또는 제2항에 있어서,
복수의 상기 자성체부와 복수의 상기 도전부가 교대로 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 세라믹 전자 부품.
제1항 또는 제2항에 있어서,
코일 부품인 것을 특징으로 하는 세라믹 전자 부품.
Fe 화합물 및 적어도 Ni 화합물을 포함하는 2가 원소 화합물을, Fe₂O₃로 환산하여, Fe 화합물이 몰비로 20∼48％로 되도록 상기 Fe 화합물 및 상기 2가 원소 화합물을 칭량함과 함께, Fe 및 Mn의 총계에 대한 상기 Mn의 비율이, Mn₂O₃ 및 Fe₂O₃로 환산하여, 몰비로 2% 이상 50％ 미만으로 되도록 Mn 화합물을 칭량하고, 이들 칭량물을 혼합한 후, 예비 소결하여 예비 소결 분말을 제작하는 예비 소결 공정과,
상기 예비 소결 분말로부터 세라믹 그린 시트를 제작하는 세라믹 그린 시트 제작 공정과,
Cu를 함유하는 도전성 페이스트를 상기 세라믹 그린 시트에 도포하여 소정 패턴의 도전막을 형성하는 도전막 형성 공정과,
상기 도전막이 형성된 세라믹 그린 시트를 소정 순서로 적층하여, 적층체를 형성하는 적층체 형성 공정과,
Cu-Cu₂O의 평형 산소 분압 이하의 소성 분위기에서 상기 적층체를 소성하여, 상기 세라믹 그린 시트와 상기 도전막을 동시 소성하는 소성 공정을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 세라믹 전자 부품의 제조 방법.