KR20020079484A - 연자성 육방정 페라이트 복합 입자, 및 그를 이용한 그린시트 및 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹 - Google Patents

연자성 육방정 페라이트 복합 입자, 및 그를 이용한 그린시트 및 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹 Download PDF

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Abstract

본 발명은 Z-형 페라이트, Y-형 페라이트 또는 W-형 페라이트를 주상으로 함유하는 연자성 육방정 페라이트 입자 100 중량부; 탄산바륨 입자, 탄산스트론튬 입자 또는 이들의 혼합물 0.3 내지 10 중량부; 및 이산화규소 입자 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 연자성 육방정 페라이트 복합 입자에 관한 것이다.

Description

연자성 육방정 페라이트 복합 입자, 및 그를 이용한 그린 시트 및 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹 {Soft-Magnetic Hexagonal Ferrite Composite Particles, and Green Sheet Using the Same and Soft-Magnetic Hexagonal Ferrite Sintered Ceramics}
본 발명은 연자성 육방정 페라이트 복합 입자, 그를 이용한 그린 시트 및 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹에 관한 것이다. 더욱 구체적으로는, 본 발명은 연자성 육방정 페라이트 입자, 및 탄산바륨 입자 및(또는) 탄산스트론튬 입자를 포함하는 연자성 육방정 페라이트 복합 입자; 연자성 육방정 페라이트 복합 입자를이용한 그린 시트; 및 연자성 육방정 페라이트 복합 입자를 성형체로 성형시킨 후 이 성형체를 소성시킴으로써 제조되며, 높은 소결 밀도 및 높은 체적 고유 저항을 나타낼 뿐만 아니라 투자율의 허수부가 400 ㎒에서는 1 이하이며 수 ㎓ 근처의 주파수에서는 커지는 주파수 특성을 나타내는 동시에 투자율의 실수부는 저주파 내지 수백 ㎒의 주파수대에서 저하되지 않으면서 실질적으로 일정하게 유지되는 주파수 특성을 나타내는 연자성 육방정 페라이트 복합 입자를 사용한 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹에 관한 것이다.
당업계에 잘 공지되어 있는 바와 같이, 연자성 입방정 스피넬형 페라이트 소결 세라믹은 수백 ㎒대의 주파수에서 투자율의 허수부가 높게 나타나므로, 그의 자기적 손실을 이용하여 수백 ㎒대의 주파수에 걸쳐 노이즈를 감쇠시키는 임피던스 소자, 또는 전자파를 흡수하는 전자파 흡수체로 사용되어 왔다.
또한, 연자성 입방정 스피넬형 페라이트 소결 세라믹은 저주파 내지 수십 ㎒대의 주파수에 걸쳐 투자율의 실수부가 일정하므로 그의 높은 인덕턴스를 이용한 인덕터 소자의 재료로 널리 사용되어 왔다.
휴대 전화 및 PHS 등의 이동 통신 시스템 뿐만 아니라 실내용 고속 디지탈 기기, 예를 들어 무선 LAN, 퍼스널 컴퓨터 및 게임기 등의 최근 발달 및 진보로, 이들 장치에 수백 ㎒대의 신호를 이용하는 것이 신속히 시도되었다. 그러나, 이들 장치에서 이러한 신호 주파수의 사용은 수 ㎓ 근처에서 그의 고조파로서 노이즈가 발생하는 큰 문제점을 야기하였다. 따라서, 수백 ㎒대의 신호 또는 전자파에는 영향을 미치지 않으면서 그 보다 높은 수 ㎓ 근처의 주파수를 갖는 노이즈 및 전자파를 감쇠시키고 흡수할 수 있는 임피던스 소자 및 전자파 흡수체를 제공하는 것이 크게 요구되고 있다. 이러한 요건을 충족시키기 위해, 수백 ㎒대의 주파수에서는 투자율의 허수부를 작게 하고 수 ㎓ 근처의 주파수 범위에서는 투자율의 허수부를 크게 하는 것이 필요하다.
또한, 수백 ㎒대의 주파수를 신호로 이용하기 위해서는 저주파 내지 수백 ㎒대의 주파수에서 일정하게 높은 인덕턴스를 나타낼 수 있는 인덕터 소자를 제공하는 것이 필요하다. 이러한 요건을 충족시키기 위해서, 저주파 내지 수백 ㎒대의 주파수에서 인덕터 소자의 투자율의 실수부가 저하되지 않고 실질적으로 일정하게 유지되는 것이 필요하다.
그러나, 연자성 입방정 스피넬형 페라이트 소결 세라믹에는 소위 스눅 한계치 (Snoek's limit)가 있어 수백 ㎒대의 주파수에서 그의 투자율의 허수부를 감소시킬 수 없다고 알려져 있다. 따라서, 수백 ㎒대 주파수의 신호를 이용하는 전자 장치에서 종래의 연자성 입방정 스피넬형 페라이트 소결 세라믹을 임피던스 소자 또는 전자파 흡수체로 이용할 경우, 전자 장치를 작동시키는데 필요한 수백 ㎒대의 신호 주파수가 자기적 손실로 인해 불리하게 감쇠되거나 흡수된다는 문제점이 발생하였다.
또한, 종래의 소결 세라믹에서 투자율의 실수부는 스눅 한계치에 의해 수백 ㎒대를 넘어서는 주파수 대에서는 감소된다. 그 결과, 수백 ㎒대 주파수의 신호를 이용하는 전자 장치에는 종래의 연자성 입방정 스피넬형 페라이트 소결 세라믹을 인덕터 소자로서 이용할 수 없다는 문제점이 야기된다.
한편, 수백 ㎒대의 주파수에서는 투자율의 허수부가 작고 스눅 한계치를 초과하는 수 ㎓ 근처의 주파수에서는 투자율의 허수부가 큰 Z-형 페라이트, Y-형 페라이트 또는 W-형 페라이트의 결정 구조를 갖는 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹이 제안되었다. 구체적으로는, 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹을 임피던스 소자 또는 전자파 흡수체로 이용할 경우, 수백 ㎒대 주파수의 신호를 사용할 수 있으며 또한 그 신호 주파수의 고조파로서 발생된 수 ㎓ 근처의 노이즈를 감쇠시키고 흡수할 것으로 기대된다.
또한, 수백 ㎒대 주파수에서도 투자율의 실수부가 저하되지 않고 실질적으로 일정하게 유지될 수 있는 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹이 제안되었다. 즉, 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹을 인덕터 소자로 이용할 경우, 수백 ㎒대의 주파수를 신호로서 사용할 수 있다.
그러나, 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹은 소결 밀도가 높아야 약 4.9 ×103㎏/m3정도로 낮다는 단점을 가지므로 사실상 거의 이용되지 않는다. 이와 같은 사실은, 일본 특허 출원 공개 제2001-39718호에 "육방정 페라이트는 고주파에서의 투자율은 우수하지만 얻어진 소결 세라믹의 소결 밀도가 낮아 불충분한 기계적 강도를 야기하므로 전자 장치의 표면 실장 부품으로 육방정 페라이트를 사용하기는 어려웠다"라고 기재되어 있다.
현재 사용되는 연자성 입방정 스피넬형 페라이트 소결 세라믹의 소결 밀도는 5.0 ×103㎏/m3이상이므로, 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹도 또한 연자성입방정 스피넬형 페라이트 소결 세라믹과 실질적으로 동일한 높은 소결 밀도를 나타내는 것이 크게 요구된다. 또한, 소결 밀도 및 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹의 투자율은 서로 밀접한 관계가 있다. 따라서, 소결 밀도가 낮으면 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹에 고유한 양호한 투자율을 나타내기가 어려울 수 있다.
또한, 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹은 체적 고유 저항이 높아야 1 ×105Ωm 정도로 낮아서 절연 불량을 야기하는 단점을 갖는다. 이와 같은 사실은, 상기 일본 특허 출원 공개 제2001-39718호에 "육방정 페라이트는 ……. 또한, 육방정 페라이트는 스피넬 페라이트에 비해 고유 저항이 낮기 때문에 코일 제조시 절연을 위한 대책을 세워야만 하는 경우가 있어 제조 방법이 까다롭다"라고 기재되어 있다.
현재 사용되는 연자성 입방정 스피넬형 페라이트 소결 세라믹 (Ni-Zn-계 소결 세라믹)의 체적 고유 저항은 1 ×106Ωm 이상이므로, 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹에게도 실질적으로 연자성 입방정 스피넬형 페라이트 소결 세라믹과 동일한 정도의 높은 체적 고유 저항이 강하게 요구된다.
또한, 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹은 강화된 소결 밀도 및 체적 고유 저항의 개선 뿐만 아니라, 상기 기재된 바와 같이 수백 ㎒대 주파수의 신호 및 전자파에는 영향을 주지 않으면서 수 ㎓ 근처 주파수의 노이즈 및 전자파를 감쇠시키고 흡수할 수 있는 임피던스 소자 및 전자파 흡수체를 얻기 위해서는, 투자율의허수부가 400 ㎒에서는 작고 수 ㎓ 근처의 주파수에서는 클 것이 요구된다.
소결 밀도 및 체적 고유 저항의 향상과 함께 수백 ㎒대 주파수까지 이용가능한 인덕터 소자를 얻기 위해서는, 저주파 내지 수백 ㎒대 주파수에서 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹에서 투자율의 실수부가 저하되지 않고 실질적으로 일정하게 유지되어야 하는 것이 요구된다.
통상적으로, 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹의 소결 밀도 및 체적 고유 저항을 개선하기 위한 다양한 방법이 제안되어 왔다. 일본 특허 출원 공개 제1998-92624호에는 SiO2및 PbO를 함유하며 소결 밀도가 4.6 ×103내지 4.9 ×103㎏/m3이고 체적 고유 저항이 104Ωm 이상인 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹이 기재되어 있다.
일본 특허 출원 공개 제1997-110432호에는 SiO2및 CaO를 함유하며 소결 밀도가 4.6 ×103내지 5.3 ×103㎏/m3이고 체적 고유 저항이 1 ×105내지 1 ×106Ωm인 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹이 기재되어 있다.
또한, 상기 일본 특허 제2001-39718호에는 Mn3O4, Bi2O3및 CuO를 함유하는 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹도 기재되어 있다.
일본 특허 출원 공개 제2001-15913호에는 붕규산 유리, 붕규산아연 유리, CuO 및 Bi2O3로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 함유하는 Z-형 페라이트를 주상(主相)으로 갖는 연자성 육방정 페라이트로 제조된 자성층용 시트 또는페이스트를, 내부 전극인 Ag 또는 Ag 합금 페이스트상에 일체로 적층한 후, 얻어진 적층체를 Ag 또는 Ag 합금의 융점 이하의 온도, 즉 960 ℃ 이하에서 소성시킴으로써 적층된 칩 소자를 제조하는 방법이 기재되어 있다.
현재, 높은 소결 밀도 및 높은 체적 고유 저항을 가질 뿐만 아니라, 수백 ㎒대의 주파수에서는 투자율의 허수부가 충분히 작고 수 ㎓ 근처의 주파수에서는 커지는 주파수 특성을 나타내는 동시에 저주파 내지 수백 ㎒대 주파수에서 투자율의 실수부가 저하되지 않고 실질적으로 일정하게 유지되는 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹을 제공하는 것을 매우 필요로 하고 있다. 그러나, 이러한 특성을 충족시키는 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹을 얻지 못하였다.
즉, 상기 일본 특허 출원 공개 제1998-92624호는 높은 소결 밀도 및 높은 체적 고유 저항을 둘 다 갖는 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹을 얻는 것을 목적으로 한다. 그러나, 얻어진 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹은 여전히 이러한 특성들을 충족시키지 못한다. 또한, 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹은 유해한 PbO가 그에 함유되어 있기 때문에 조심스럽게 취급하여야 한다.
또한, 상기 일본 특허 출원 공개 제1997-110432호는 높은 소결 밀도 및 높은 체적 고유 저항 둘 다를 갖는 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹을 얻는 것을 목적으로 한다. 그러나, 얻어진 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹은 여전히 이러한 특성들, 특히 체적 고유 저항을 충족시키지 못하였다.
또한, 일본 특허 출원 공개 제2001-39718호에 기재된 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹은 소결 밀도 및 체적 고유 저항 뿐만 아니라 그의 투자율의 주파수특성이 개선되었다. 그러나, 얻어진 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹은 수백 ㎒대의 주파수에서 허수부가 충분히 작지 않았다.
또한, 일본 특허 출원 공개 제2002-15913호에서는 960 ℃ 이하 만큼 낮은 소성 온도에서 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹을 제조할 수 있지만, 하기 비교예 11에 기재된 바와 같이 충분한 체적 고유 저항성을 보여주지 못한다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명자들의 진지한 연구의 결과, Z-형 페라이트, Y-형 페라이트 또는 W-형 페라이트를 주상으로 함유하는 연자성 육방정 페라이트 입자 100 중량부, 탄산바륨 입자 및(또는) 탄산스트론튬 입자 0.3 내지 10 중량부, 및 이산화규소 입자 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 연자성 육방정 페라이트 복합 입자를 소성함으로써 얻어진 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹은 높은 소결 밀도 및 높은 체적 고유 저항을 가질 뿐만 아니라 수백 ㎒대의 주파수에서 투자율의 허수부가 충분히 작고 수백 ㎓ 근처의 주파수에서는 커짐을 발견하였다. 본 발명은 이러한 발명을 기초로 달성되었다.
도 1은 실시예 1에서 얻은 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹의 투자율의 주파수 특성을 보여주는 그래프이다.
도 2는 비교예 7에서 얻은 통상의 연자성 입방정 스피넬형 페라이트 소결 세라믹의 투자율의 주파수 특성을 보여주는 그래프이다.
도 3은 실시예 2에서 얻은 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹의 투자율의 주파수 특성을 보여주는 그래프이다.
<발명의 요약>
본 발명의 목적은 높은 소결 밀도 및 높은 체적 고유 저항을 나타낼 뿐만 아니라, 그의 투자율의 허수부가 수백 ㎒대의 주파수에서는 충분히 작고 수 ㎓ 근처의 주파수에서는 커지는 주파수 특성도 나타낼 수 있는 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹을 제조하기 위한 원료로 사용되는 연자성 육방정 페라이트 복합 입자를제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 높은 소결 밀도 및 높은 체적 고유 저항을 나타낼 뿐만 아니라, 그의 투자율의 허수부가 수백 ㎒대의 주파수에서는 충분히 작고 수 ㎓ 근처의 주파수에서는 커지는 주파수 특성도 나타낼 수 있는 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 적층된 칩 소자를 제조하기 위한 원료로 사용되는 연자성 육방정 페라이트 복합 입자 함유 그린 시트를 제공하는 것이다.
이러한 목적들을 달성하기 위해, 본 발명의 제1 면은 Z-형 페라이트, Y-형 페라이트 또는 W-형 페라이트를 주상으로 함유하는 연자성 육방정 페라이트 입자 100 중량부; 탄산바륨 입자, 탄산스트론튬 입자 또는 이들의 혼합물 0.3 내지 10 중량부; 및 이산화규소 입자 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 연자성 육방정 페라이트 복합 입자를 제공한다.
본 발명의 제2 면에서는, Z-형 페라이트, Y-형 페라이트 또는 W-형 페라이트를 주상으로 함유하는 연자성 육방정 페라이트 입자 100 중량부; 탄산바륨 입자, 탄산스트론튬 입자 또는 이들의 혼합물 0.3 내지 10 중량부; 이산화규소 입자 0.1 내지 5 중량부; 산화비스무트 입자 1 내지 20 중량부; 및 산화구리 입자 0.3 내지 7 중량부를 포함하는 연자성 육방정 페라이트 복합 입자가 제공된다.
본 발명의 제3 면에서는, 결합제, 및 Z-형 페라이트, Y-형 페라이트 또는 W-형 페라이트를 주상으로 함유하는 연자성 육방정 페라이트 입자 100 중량부; 탄산바륨 입자, 탄산스트론튬 입자 또는 이들의 혼합물 0.3 내지 10 중량부; 및 이산화규소 입자 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 연자성 육방정 페라이트 복합 입자를 포함하는, 그린 시트가 제공된다.
본 발명의 제4 면에서는, 결합제, 및 Z-형 페라이트, Y-형 페라이트 또는 W-형 페라이트를 주상으로 함유하는 연자성 육방정 페라이트 입자 100 중량부; 탄산바륨 입자, 탄산스트론튬 입자 또는 이들의 혼합물 0.3 내지 10 중량부; 이산화규소 입자 0.1 내지 5 중량부; 산화비스무트 입자 1 내지 20 중량부; 및 산화구리 입자 0.3 내지 7 중량부를 포함하는 연자성 육방정 페라이트 복합 입자를 포함하는, 그린 시트가 제공된다.
본 발명의 제5 면에서는, Z-형 페라이트, Y-형 페라이트 또는 W-형 페라이트를 주상으로 함유하는 연자성 육방정 페라이트 입자 100 중량부; 탄산바륨 입자, 탄산스트론튬 입자 또는 이들의 혼합물 0.3 내지 10 중량부; 및 이산화규소 입자 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 연자성 육방정 페라이트 복합 입자를 성형체로 성형한 후 이 성형체를 소성시킴으로써 제조된, 소결 밀도가 5.0 ×103㎏/m3이상이고 체적 고유 저항이 1 ×106Ωm 이상이고 400 ㎒에서 투자율의 허수부가 1 이하인 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹이 제공된다.
본 발명의 제6 면에서는, Z-형 페라이트, Y-형 페라이트 또는 W-형 페라이트를 주상으로 함유하는 연자성 육방정 페라이트 입자 100 중량부; 탄산바륨 입자, 탄산스트론튬 입자 또는 이들의 혼합물 0.3 내지 10 중량부; 이산화규소 입자 0.1 내지 5 중량부; 산화비스무트 입자 1 내지 20 중량부; 및 산화구리 입자 0.3 내지7 중량부를 포함하는 연자성 육방정 페라이트 복합 입자를 성형체로 성형한 후 이 성형체를 소성시킴으로써 제조된, 소결 밀도가 5.0 ×103㎏/m3이상이고 체적 고유 저항이 1 ×106Ωm 이상이고 400 ㎒에서 투자율의 허수부가 1 이하인 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹이 제공된다.
본 발명의 제7 면에서는, 결합제, 및 Z-형 페라이트, Y-형 페라이트 또는 W-형 페라이트를 주상으로 함유하는 연자성 육방정 페라이트 입자 100 중량부; 탄산바륨 입자, 탄산스트론튬 입자 또는 이들의 혼합물 0.3 내지 10 중량부; 및 이산화규소 입자 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 연자성 육방정 페라이트 복합 입자를 포함하는 그린 시트를 적층시킨 후 얻어진 적층체를 소성시킴으로써 제조되는, 소결 밀도가 5.0 ×103㎏/m3이상이고 체적 고유 저항이 1 ×106Ωm 이상이고 400 ㎒에서 투자율의 허수부가 1 이하인 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹이 제공된다.
본 발명의 제8 면에서는, 결합제, 및 Z-형 페라이트, Y-형 페라이트 또는 W-형 페라이트를 주상으로 함유하는 연자성 육방정 페라이트 입자 100 중량부; 탄산바륨 입자, 탄산스트론튬 입자 또는 이들의 혼합물 0.3 내지 10 중량부; 이산화규소 입자 0.1 내지 5 중량부; 산화비스무트 입자 1 내지 20 중량부; 및 산화구리 입자 0.3 내지 7 중량부를 포함하는 연자성 육방정 페라이트 복합 입자를 포함하는 그린 시트를 적층시킨 후 얻어진 적층체를 소성시킴으로써 제조되는, 소결 밀도가5.0 ×103㎏/m3이상이고 체적 고유 저항이 1 ×106Ωm 이상이고 400 ㎒에서 투자율의 허수부가 1 이하인 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹이 제공된다.
<발명의 상세한 설명>
본 발명을 하기에 자세히 설명할 것이다.
우선, 본 발명의 연자성 육방정 페라이트 복합 입자를 설명한다.
본 발명의 연자성 육방정 페라이트 복합 입자는 (1) Z-형 페라이트, Y-형 페라이트 또는 W-형 페라이트를 주상으로 함유하는 연자성 육방정 페라이트 입자 100 중량부; 탄산바륨 입자 및(또는) 탄산스트론튬 입자를 보통 0.3 내지 10 중량부, 바람직하게는 1 내지 10 중량부; 및 이산화규소 입자를 보통 0.1 내지 5 중량부, 바람직하게는 0.5 내지 5 중량부를 포함하는 복합 입자 (제1 면), 또는 (2) Z-형 페라이트, Y-형 페라이트 또는 W-형 페라이트를 주상으로 함유하는 연자성 육방정 페라이트 입자 100 중량부; 탄산바륨 입자 및(또는) 탄산스트론튬 입자를 보통 0.3 내지 10 중량부, 바람직하게는 0.3 내지 7 중량부; 이산화규소 입자를 보통 0.1 내지 5 중량부; 및 산화구리 입자를 보통 0.3 내지 7 중량부로 포함하는 복합 입자 (제2 면)이다.
Z-형 페라이트를 주상으로 함유하는 연자성 육방정 페라이트 입자는 산화물로 계산하여 AO (식 중, A는 Ba, Sr 또는 Ba-Sr임)를 보통 15 내지 25 몰%, 바람직하게는 16 내지 22 몰%; Me1O (식 중, Me1은 Co와 Ni, Zn, Cu, Mg 및 Mn으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이며, 단 Co 함량은 Me1의 총량을 기준으로 30몰% 이상임)를 보통 5 내지 15 몰%, 바람직하게는 8 내지 14 몰%; 및 Fe2O3을 보통 65 내지 75 몰%, 바람직하게는 67 내지 73 몰%의 양으로 포함하는 조성을 갖는다. 조성이 상기 특정 범위를 벗어나는 경우, 얻어진 연자성 육방정 페라이트 입자는 Z-형 페라이트 주상 이외에 대량의 Y-형 페라이트 및 W-형 페라이트를 부상 (副相)으로 함유하는 경향이 있어, Z-형 페라이트 소결 세라믹에서 고유한 투자율의 양호한 주파수 특성을 나타내지 못한다.
Y-형 페라이트를 주상으로 함유하는 연자성 육방정 페라이트 입자는, 산화물로 계산하여 AO (식 중, A는 Ba, Sr 또는 Ba-Sr임)를 보통 10 내지 30 몰%, 바람직하게는 13 내지 27 몰%; Me2O (식 중, Me2는 Ni, Zn, Cu, Mg 및 Mn으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소임)를 보통 10 내지 30 몰%, 바람직하게는 13 내지 27 몰%; 및 Fe2O3를 보통 55 내지 65 몰%, 바람직하게는 57 내지 63 몰%의 양으로 포함하는 조성을 갖는다. 조성이 상기 특정 범위를 벗어나는 경우, 얻어진 연자성 육방정 페라이트 입자는 Y-형 페라이트 주상 이외에 대량의 Z-형 페라이트 및 W-형 페라이트를 부상으로 함유하는 경향이 있어, Y-형 페라이트 소결 세라믹에서 고유한 투자율의 양호한 주파수 특성을 나타내지 못한다.
W-형 페라이트를 주상으로 함유하는 연자성 육방정 페라이트 입자는 산화물로 계산하여 AO (식 중, A는 Ba, Sr 또는 Ba-Sr임)를 보통 5 내지 14 몰%, 바람직하게는 7 내지 13 몰%; Me1O (식 중, Me1은 Co와 Ni, Zn, Cu, Mg 및 Mn으로 구성된군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이며, 단 Co 함량은 Me1의 총량을 기준으로 30 몰% 이상임)를 보통 10 내지 30 몰%, 바람직하게는 13 내지 27 몰%; 및 Fe2O3를 보통 65 내지 80 몰%, 바람직하게는 66 내지 77 몰%의 양으로 포함하는 조성을 갖는다. 조성이 상기 특정 범위를 벗어나는 경우, 얻어진 연자성 육방정 페라이트 입자는 W-형 페라이트 주상 이외에 대량의 Z-형 페라이트 및 Y-형 페라이트를 부상으로 함유하는 경향이 있어, W-형 페라이트 소결 세라믹에서 고유한 투자율의 양호한 주파수 특성을 나타내지 못한다.
연자성 육방정 페라이트 복합 입자의 주상의 구조는 X-선 회절 방법에 의해 결정할 수 있다. 더욱 구체적으로는, Z-형 페라이트 상의 (1 0 16)면의 가장 강한 반사 강도를 나타내는 입자들은 Z-형 페라이트를 주상으로 함유하는 연자성 육방정 페라이트 입자라 결정하고; Y-형 페라이트 상의 (1 0 13)면의 가장 강한 반사 강도를 나타내는 입자들을 Y-형 페라이트를 주상으로 함유하는 연자성 육방정 페라이트 입자라 결정하고; W-형 페라이트 상의 (1 1 6)면의 가장 강한 반사 강도를 나타내는 입자들을 W-형 페라이트를 주상으로 함유하는 연자성 육방정 페라이트 입자라 결정한다.
Z-형 페라이트, Y-형 페라이트 또는 W-형 페라이트를 주상으로 함유하는 연자성 육방정 페라이트 입자에 함유된 각 부상의 양은 주상의 가장 강한 반사 강도를 1로 가정하여 계산한 상대 강도로 나타낸다. 각 부상의 총 상대 강도는 바람직하게는 0.7 이하, 더욱 바람직하게는 0.65 이하이다. 부상의 총 상대 강도가 상기특정 범위를 초과하는 경우, 각 주상에 고유한 투자율의 주파수 특성을 달성하기 어려울 수 있다. 부상의 총 상대 강도의 하한은 0이다.
Z-형 페라이트, Y-형 페라이트 또는 W-형 페라이트를 주상으로 함유하는 연자성 육방정 페라이트 복합 입자는, 상기 특정 혼합비율로 각 원소의 산화물, 탄산염, 수산염, 수산화물 등의 원료를 함께 혼합하고, 얻어진 혼합물을 통상 방법에 의해 대기 중에서 1,100 내지 1,300 ℃의 온도에서 1 내지 20 시간 동안 예비소결시킨 후, 얻어진 소성 생성물을 분쇄함으로써 제조할 수 있다. 동시에, Z-형 페라이트를 주상으로 함유하는 연자성 육방정 페라이트 복합 입자를 제조하기 위한 최적 소성 온도는 약 1,250 ℃이고, Y-형 페라이트를 주상으로 함유하는 연자성 육방정 페라이트 복합 입자를 제조하기 위한 최적 소성 온도는 약 1,200 ℃이고, W-형 페라이트를 주상으로 함유하는 연자성 육방정 페라이트 복합 입자를 제조하기 위한 최적 소성 온도는 약 1,250 ℃이다.
본 발명에서 원료로 사용한 탄산바륨 입자 또는 탄산스트론튬 입자는, 평균 입경이 바람직하게는 0.5 내지 50 ㎛, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 40 ㎛이고, BET 비표면적은 바람직하게 0.1 내지 40 m2/g, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 30 m2/g이다.
제1 면의 연자성 육방정 페라이트 복합 입자의 제조에서, 탄산바륨 입자 및(또는) 탄산스트론튬 입자의 배합량은 연자성 육방정 페라이트 입자 100 중량부를 기준으로 보통 0.3 내지 10 중량부, 바람직하게는 1 내지 10 중량부, 더욱 바람직하게는 1 내지 7 중량부이다. 탄산바륨 입자 및(또는) 탄산스트론튬 입자의 배합량이 상기 특정 범위를 벗어날 경우, 본 발명이 목적으로 하는 소결 밀도가 5.0 ×103㎏/m3이상인 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹을 얻기 어려울 수 있으므로, 얻어진 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹은 기계적 강도가 불충분해지는 경향이 있다.
제2 면의 연자성 육방정 페라이트 복합 입자의 제조에서, 탄산바륨 입자 및(또는) 탄산스트론튬 입자의 배합량은 연자성 육방정 페라이트 입자 100 중량부를 기준으로 보통 0.3 내지 10 중량부, 바람직하게는 0.3 내지 7 중량부, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 5 중량부이다. 탄산바륨 입자 및(또는) 탄산스트론튬 입자의 배합량이 상기 특정 범위를 벗어날 경우, 본 발명이 목적으로 하는 소결 밀도가 5.0 ×103㎏/m3이상인 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹을 얻기 어려울 수 있으므로, 얻어진 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹은 기계적 강도가 불충분해지는 경향이 있다.
본 발명에서 원료로 사용한 이산화규소 입자는, 평균 입경이 바람직하게는 0.5 내지 50 ㎛, 더욱 바람직하게는 1 내지 40 ㎛이다.
제1 면의 연자성 육방정 페라이트 복합 입자의 제조에서, 이산화규소의 배합량은 연자성 육방정 페라이트 입자 100 중량부를 기준으로 보통 0.1 내지 5 중량부, 바람직하게는 0.5 내지 5 중량부, 더욱 바람직하게는 0.7 내지 4 중량부이다.
제2 면의 연자성 육방정 페라이트 복합 입자의 제조에서, 이산화규소의 배합량은 연자성 육방정 페라이트 입자 100 중량부를 기준으로 보통 0.1 내지 5 중량부, 바람직하게는 0.1 내지 4 중량부이다.
이산화규소의 배합량이 0.1 중량부 미만일 경우, 본 발명이 목적으로 하는 체적 고유 저항이 1 ×106Ωm 이상인 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹을 얻기 어려울 수 있다. 또한, 얻어진 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹은 400 ㎒에서 투자율의 허수부가 1을 초과하므로 수백 ㎒대 주파수에서 자기적 손실이 증가된다. 그 결과, 이러한 대역의 신호를 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹에 이용하기 어려울 수 있다. 이산화규소의 배합량이 5 중량부 초과인 경우, 400 ㎒에서 투자율의 허수부는 1 미만이지만, 본 발명이 목적으로 하는 소결 밀도가 5.0 ×103㎏/m3이상인 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹을 얻기 어려울 수 있으므로, 얻어진 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹은 기계적 강도가 불충분해지는 경향이 있다.
배합되는 산화비스무트 입자는, 평균 입경이 바람직하게는 0.5 내지 30 ㎛, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 20 ㎛이고 BET 비표면적이 바람직하게는 0.1 내지 30 m2/g, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 20 m2/g이다.
산화비스무트 입자의 배합량은 연자성 육방정 페라이트 입자 100 중량부를 기준으로 보통 20 중량부 이하, 바람직하게는 1 내지 20 중량부, 더욱 바람직하게는 2 내지 17 중량부이다.
산화비스무트 입자의 배합량이 1 중량부 미만일 경우, 본 발명이 목적으로 하는 소결 밀도가 5.0 ×103㎏/m3이상인 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹을 얻기 어려울 수 있으므로, 얻어진 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹은 기계적 강도가 불충분해지는 경향이 있다.
산화비스무트 입자의 배합량이 20 중량부를 초과할 경우, 투자율의 허수부 및 실수부 둘 다 작아지므로 얻어진 소결 세라믹은 임피던스 소자, 전자파 흡수체 및 인덕터 소자에 필요한 기능을 나타내지 못할 수 있다.
배합되는 산화구리는, 평균 입경이 바람직하게 0.1 내지 30 ㎛, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 20 ㎛이고 BET 비표면적이 바람직하게 0.1 내지 30 m2/g, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 20 m2/g이다.
산화구리 입자의 배합량은 연자성 육방정 페라이트 입자 100 중량부를 기준으로 보통 7 중량부 이하, 바람직하게는 0.3 내지 7 중량부, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 5 중량부이다.
산화구리 입자의 배합량이 0.3 중량부 미만일 경우, 본 발명이 목적으로 하는 소결 밀도가 5.0 ×103㎏/m3이상인 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹을 얻기 어려울 수 있으므로, 얻어진 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹은 기계적 강도가 불충분해지는 경향이 있다.
산화구리 입자의 배합량이 7 중량부를 초과할 경우, 투자율의 허수부 및 실수부 둘 다 작아지므로 얻어진 소결 세라믹은 임피던스 소자, 전자파 흡수체 및 인덕터 소자에 필요한 기능을 나타내지 못할 수 있다. 또한, 본 발명이 목적으로 하는 체적 고유 저항이 1 ×106Ωm 이상인 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹을 얻기 어려울 수 있다.
산화비스무트 입자와 산화구리 입자 사이의 배합비에 있어서, 산화비스무트 입자의 양은 산화구리 입자 1 중량부를 기준으로 보통 1.5 내지 20 중량부, 바람직하게는 2.0 내지 18 중량부이다.
산화비스무트 입자의 양이 산화구리 입자 1 중량부를 기준으로 1.5 중량부 미만인 경우, 본 발명이 목적으로 하는 체적 고유 저항이 1 ×106Ωm 이상인 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹을 얻기 어려울 수 있다.
산화비스무트 입자의 양이 산화구리 입자 1 중량부를 기준으로 20 중량부 초과인 경우, 본 발명이 목적으로 하는 소결 밀도가 5.0 ×103㎏/m3이상인 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹을 얻기 어려울 수 있으므로, 얻어진 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹은 기계적 강도가 불충분해지는 경향이 있다.
본 발명의 연자성 육방정 페라이트 복합 입자는, 평균 입경이 바람직하게는 0.1 내지 30 ㎛, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 20 ㎛이고 BET 비표면적이 바람직하게는 0.1 내지 40 m2/g, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 40 m2/g이다. 연자성 육방정 페라이트 복합 입자의 자성 특성에서, 그의 포화 자화는 바람직하게 20 내지 60Am2/㎏, 더욱 바람직하게는 25 내지 55 Am2/㎏이며 보자력은 바람직하게 0.50 내지 50 kA/m, 더욱 바람직하게는 1.0 내지 30 kA/m이다.
연자성 육방정 페라이트 복합 입자의 평균 입경 및 BET 비표면적이 상기 특정 범위를 벗어날 경우, 하기 언급된 그린 시트의 제조 방법에서 연자성 육방정 페라이트 복합 입자를 도료 중 균일하게 분산시키기 어려울 수 있으므로, 이러한 복합 입자를 이용해 얻어진 소결 세라믹은 불균일한 특성을 나타내는 경향이 있다.
또한, 연자성 육방정 페라이트 복합 입자의 포화 자화 및 보자력이 상기 특정 범위를 벗어날 경우, 본 발명이 목적으로 하는 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹을 얻기 어려울 수 있다.
다음으로, 본 발명의 그린 시트를 설명한다. 본원에 기재된 그린 시트는 적층된 칩 소자의 제조에 사용하기 위한 원료이며, 연자성 육방정 페라이트 복합 입자를 결합제, 가소제, 용매 등과 혼합하여 도료를 형성하고 이 도료를 수 ㎛ 두께의 필름으로 형성하여 얻어진 필름을 건조시킴으로써 제조된 시트 재료이다. 이렇게 얻어진 그린 시트는 전극을 그 사이에 샌드위치시키면서 전극에 적층하여 얻어진 적층체를 소성함으로써 적층된 칩 소자를 얻는다.
본 발명의 그린 시트는 Z-형 페라이트, Y-형 페라이트 또는 W-형 페라이트를 주상으로 함유하는 연자성 육방정 페라이트 입자 100 중량부; 결합제를 바람직하게는 2 내지 20 중량부, 더욱 바람직하게는 4 내지 15 중량부; 및 가소제를 바람직하게는 0.5 내지 15 중량부, 더욱 바람직하게는 2 내지 10 중량부로 포함한다.
결합제의 예는 폴리비닐 부티랄, 폴리아크릴산 에스테르, 폴리메틸 메타크릴레이트, 비닐 클로라이드, 폴리메타크릴산 에스테르, 에틸 셀룰로오스, 아비에트산 수지 등을 포함할 수 있다. 이들 결합제 중 폴리비닐 부티랄이 바람직하다.
결합제의 배합량이 2 중량부 미만인 경우, 얻어진 그린 시트가 취성이 되는 경향이 있다. 배합되는 결합제의 상한은 20 중량부인데, 이는 이러한 양이 양호한 기계적 강도를 갖는 그린 시트를 얻는데 충분하기 때문이다.
가소제의 예는 n-부틸, 벤질 프탈레이트, 디부틸 프탈레이트, 디메틸 프탈레이트, 폴리에틸렌 글리콜, 프탈산 에스테르, 부틸 스테아레이트, 메틸 아디페이트 등을 포함할 수 있다. 이들 가소제 중, n-부틸 벤질 프탈레이트가 바람직하다.
배합되는 가소제가 0.5 중량부 미만인 경우, 얻어진 그린 시트가 너무 경성이 되어 균열이 생기는 경향이 있다. 가소제의 배합량이 15 중량부 초과일 경우, 얻어진 그린 시트는 너무 연성이 되는 경향이 있다.
본 발명의 그린 시트의 제조에서, Z-형 페라이트, Y-형 페라이트 또는 W-형 페라이트를 주상으로 함유하는 연자성 육방정 페라이트 복합 입자 100 중량부를 기준으로 보통 20 내지 150 중량부, 바람직하게는 30 내지 120 중량부의 적합한 용매를 사용할 수 있다. 사용한 용매의 양이 상기 특정 범위를 벗어날 경우, 균일한 그린 시트를 얻기 어려울 수 있으며, 얻어진 소결 세라믹은 불균일한 특성을 나타내는 경향이 있다.
그린 시트의 제조에 사용가능한 용매의 예는 아세톤, 에틸 알코올, 벤젠, 부탄올, 에탄올, 메틸 에틸 케톤, 톨루엔, 프로필 알코올 등을 포함할 수 있다. 이들 용매 중, 메틸 에틸 케톤 및 톨루엔이 바람직하다.
다음으로, 본 발명의 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹을 설명한다.
본 발명의 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹은 Z-형 페라이트, Y-형 페라이트 또는 W-형 페라이트를 주상으로 함유하는 연자성 육방정 페라이트 복합 입자에 대해 상기 기재된 바와 실질적으로 동일한 조성을 갖는다. 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹의 조성물이 상기 특정 범위를 벗어날 경우, 대량의 부상이 제조되는 경향이 있으므로, 주상에서 고유한 투자율의 주파수 특성을 나타내지 못한다.
본 발명의 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹은 소결 밀도가 보통 5.0 ×103㎏/m3이상, 바람직하게는 5.0 ×103내지 5.3 ×103㎏/m3이고 체적 고유 저항이 보통 1 ×106Ωm 이상, 바람직하게는 5 ×109Ωm이다.
연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹의 소결 밀도가 5.0 ×103㎏/m3미만인 경우, 얻어진 소결 세라믹은 기계적 강도가 불충분해지는 경향이 있다. 소결 밀도는 양호한 기계적 강도의 표준점보다 가능한 높은 것이 바람직하지만, 소결 밀도의 상한은 얻어진 소결 세라믹의 잘 균형잡힌 특성을 고려하여 5.3 ×103㎏/m3이다. 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹의 체적 고유 저항이 1 ×106Ωm 미만인 경우, 얻어진 소결 세라믹에 절연 불량이 있는 경향이 있다. 체적 고유 저항은 절연 불량을 방지하기 위해 가능한 높은 것이 바람직하지만, 체적 고유 저항이 상한은 얻어진 소결 세라믹의 잘 균형잡힌 특성을 고려하여 5 ×109Ωm이다.
본 발명의 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹은 400 ㎒에서 투자율의 허수부가 보통 1 이하, 바람직하게는 0.7 이하, 더욱 바람직하게는 0.5 이하이다. 또한, 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹의 투자율의 실수부가 저주파 내지 수백 ㎒대 주파수에서 저하되지 않고 실질적으로 일정하게 유지될 수 있다.
이어서, 본 발명의 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹의 투자율의 주파수 특성을 하기에 자세히 설명한다. 하기 실시예 1에서 얻어진 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹의 투자율의 주파수 특성은 도 1에 도시되어 있다. 도 1에서, 가는 선은 투자율의 실수부 (이하 μ'라 함)를 나타내고, 굵은 선은 투자율의 허수부 (이하, μ"라 함)를 나타낸다. 도 1로부터 명백한 바와 같이, μ'는 저주파측에서 일정하게 유지되고 약 300 ㎒에서부터 일시적으로 증가된 후 약 800 ㎒에서 감소되기 시작하여 약 5 ㎓에서 실질적으로 1에 도달한다. 반면, μ"는 저주파측에서는 실질적으로 0 이고 약 300 ㎒에서부터 증가되기 시작하여 공명 주파수 (fr= 1.4 ㎓)에서 최대 값을 나타낸 후 높은 주파수에서 점차적으로 감소되기 시작한다. 또한, 하기 실시예 2에서 얻은 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹의 투자율의 주파수 특성은 도 3에 도시되어 있다. 도 3에서, 가는 선은 투자율의 실수부 (이하 μ'라 함)를 나타내고, 굵은 선은 투자율의 허수부 (이하, μ"라 함)를 나타낸다. 도 3으로부터 명백한 바와 같이, μ'는 저주파측에서 일정하게 유지되고 약 450 ㎒에서부터 일시적으로 증가된 후 약 1.7 ㎓에서 감소되기 시작하여 약 10 ㎓에서 실질적으로 1에 도달한다. 반면, μ"는 저주파측에서는 실질적으로 0이고 약 450 ㎒에서 증가되기 시작하여 공명 주파수 (fr= 4.2 ㎓)에서 최대 값을 나타낸 후 고주파측에서 점차적으로 감소되기 시작한다.
한편, 하기 실시예 7에서 얻어진 통상의 연자성 입방정 스피넬형 페라이트 소결 세라믹의 투자율의 주파수 특성은 도 2에 도시되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, μ'는 약 15 ㎒에서 일시적으로 증가된 후 약 50 ㎒에서부터 감소되기 시작하여 수 ㎓에서 실질적으로 1에 도달한다. 한편, μ"는 약 20 ㎒에서부터 증가되기 시작하여 공명 주파수 (fr= 약 100 ㎒)에서 최대 값을 나타낸 후 고주파측에에서 점차적으로 감소된다.
즉, 본 발명에 따른 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹의 μ" 피크는 통상의 연자성 입방정 스피넬형 페라이트 소결 세라믹에 비해 고주파측을 향해 틀어져 있다는 것을 알 수 있다. 또한, μ'가 저하되지 않고 일정하게 유지되는 주파수 범위가 고주파측까지 신장되고 있는 것을 알 수 있다.
본원에서, 자기적 손실에 상응하는 μ"의 주파수 특성을 인지하는 것이 중요하다. μ"가 큰 주파수 범위에 있어서 임피던스 소자가 노이즈를 감쇠시킬 수 있다는 사실을 인지하여야 한다. 더욱 구체적으로는, 수백 ㎒대 주파수의 신호를 감쇠시키지 않고 소결 세라믹을 통과시키기 위해서는 이러한 주파수대의 μ"를 최소화시키는 것이 필요하다. 또한, 이러한 신호의 고조파로서 생성되는 수 ㎓ 근처의 노이즈를 감쇠시키기 위해, 수 ㎓ 주파수 대에서 μ"를 증가시키는 것, 즉 공명 주파수가 수 ㎓ 부근이 되도록 투자율의 주파수 특성을 조절할 필요가 있다.
본 발명에 따라서, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 400 ㎒에서 μ"를 1 이하, 바람직하게는 0.7 이하, 더욱 바람직하게는 0.5 이하로 조절할 수 있고, 공명 주파수를 수 ㎓ 이상으로 조절할 수 있다. 또한, 본 발명에 따라 공명 주파수에서 μ"를 바람직하게 0.3 이상으로 조절할 수 있다.
또한 인덕턴스 성분에 상응하는 μ'의 주파수 특성을 인지하는 것이 중요하다. 인덕터 소자를 수백 ㎒대의 주파수에서 작동시키기 위해서는, 그 주파수 범위에서 μ'가 실질적으로 일정하고 저하되지 않는 것이 필요하다. 본 발명에서, 도 1 및 3에 도시된 바와 같이 μ'이 감소하기 시작하는 주파수가 수백 ㎒ 초과하도록 조절할 수 있다.
본 발명에서는, 투자율의 허수부의 크기를 나타내는 지표로서 400 ㎒ 및 공명 주파수에서 각각 측정된 투자율의 허수부 (μ")을 사용한다. 또한, 투자율의 실수부가 저하되지 않고 일정한 주파수 범위의 상한을 나타내는 지표로서, 투자율의 실수부 (μ')가 감소하기 시작하는 주파수를 사용한다. 종래의 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹 및 연자성 입방정 스피넬형 페라이트 소결 세라믹의 경우, 400 ㎒에서 μ"가 1보다 크기 때문에 수백 ㎒대에서의 자성이 크게 손실된다. 따라서, 소결 세라믹으로부터 제조된 임피던스 소자는 수백 ㎒대의 신호를 감쇠시키지 않고 통과시킬 수는 없다.
공명 주파수는 바람직하게 1 ㎓ 이상이다. 공명 주파수가 바람직하게 1 ㎓ 미만일 경우, 수백 ㎒대에서 투자율의 허수부, 즉 자기적 손실이 증가되어 수백 ㎒대의 신호를 감쇠시킨다.
공명 주파수에서 투자율의 허수부는 바람직하게 0.3 이상이다. 공명 주파수에서 투자율의 허수부가 0.3 미만일 경우, 수 ㎓ 근처의 노이즈를 충분히 감소시키기 어려울 수 있다.
투자율의 실수부가 감소되기 시작하는 주파수는 바람직하게는 500 ㎒ 이상, 더욱 바람직하게는 700 ㎒ 이상이다. 주파수가 500 ㎒ 미만인 경우, 저주파 내지 수백 ㎒대의 주파수에 걸쳐 투자율의 실수부가 저하되지 않고 일정하게 유지되는 것이 어려울 수 있다.
본 발명의 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹은 본 발명의 제1 면에 따른 연자성 육방정 페라이트 복합 입자를 보통 0.3 ×104내지 3 ×104t/m2의 압력하에서 금형에서 성형시키거나 (소위, 입자 가압 성형법), 또는 본 발명의 제1 면에 따른 연자성 육방정 페라이트 복합 입자를 함유하는 그린 시트를 적층시키고 (소위, 그린 시트법), 이어서 얻어진 성형물 또는 적층체를 보통 1,100 내지 1,300 ℃의 온도에서 보통 1 내지 20 시간, 바람직하게는 2 내지 10 시간 동안 소성시킴으로써 제조할 수 있다. 다른 공지된 성형 방법도 또한 상기 제조 방법에서 사용할 수 있으며, 이들 방법 중 상기 입자 가압 성형법 및 그린 시트법이 바람직하다. 소성 온도가 1,100 ℃ 미만인 경우, 본 발명이 목적으로 하는 소결 밀도가 5.0 ×103㎏/m3이상인 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹을 얻는 것이 어려울 수 있다. 소성 온도가 1,300 ℃일 경우에도, 목적하는 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹을 얻을 수 있다. 그러나, 소성 온도의 상한을 산업적인 면 및 경제적인 관점으로부터 바람직하게 1,300 ℃로 설정한다.
또한, 본 발명의 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹은 본 발명의 제2 면에 따른 연자성 육방정 페라이트 복합 입자를 보통 0.3 ×104내지 3 ×104t/m2의 압력하에서 금형에서 성형시키거나 (소위, 입자 가압 성형법), 또는 본 발명의 제2 면에 따른 연자성 육방정 페라이트 복합 입자를 함유하는 그린 시트를 적층시키고 (소위, 그린 시트법), 이어서 얻어진 성형물 또는 적층체를 보통 800 내지 960 ℃, 바람직하게는 830 내지 930 ℃의 온도에서 보통 1 내지 20 시간, 바람직하게는 1 내지 10 시간 동안 소성시킴으로써 제조할 수 있다. 다른 공지된 성형 방법도 또한 상기 제조 방법에서 사용할 수 있으며, 이들 방법 중 상기 입자 가압 성형법 및 그린 시트법이 바람직하다. 소성 온도가 800 ℃ 미만인 경우, 본 발명이 목적으로 하는 소결 밀도가 5.0 ×103㎏/m3이상인 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹을 얻는 것이 어려울 수 있다. 또한, 적층된 칩 소자의 제조에 사용된 은 전도체가 960 ℃의 융점을 가지기 때문에, 연자성 육방정 페라이트 복합 입자 및 은 전도체를 960 ℃ 초과의 온도에서 동시 소성시키는 것이 어려울 수 있다.
본 발명의 요점은 Z-형 페라이트, Y-형 페라이트 또는 W-형 페라이트를 주상으로 함유하는 연자성 육방정 페라이트 입자와 탄산바륨 입자 및(또는) 탄산스트론튬 입자 및 이산화규소 입자를 특정 배합비로 사용함으로써, 소결 밀도가 보통 5.0 ×103㎏/m3이상이고 체적 고유 저항이 1 ×106Ωm 이상이고 400 ㎒에서 투자율의허수부가 1 이하일 수 있는 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹을 얻을 수 있다는 것이다.
본 발명의 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹이 높은 소결 밀도 및 높은 체적 고유 저항을 나타낼 수 있는 이유는 하기와 같은 상승효과 때문이라 여겨진다. 즉, 미리 배합한 특정량의 탄산바륨 등이 결정립 간의 소결을 촉진할 수 있으며, 역시 미리 배합한 특정량의 이산화규소가 결정립계 부분에 선택적으로 석출하여 절연층으로서 작용할 수 있다.
또한, 본 발명의 또다른 요점은 Z-형 페라이트, Y-형 페라이트 또는 W-형 페라이트를 주상으로 함유하는 연자성 육방정 페라이트 복합 입자와 탄산바륨 입자 및(또는) 탄산스트론튬 입자, 이산화규소 입자, 산화비스무트 입자를 특정 배합비로 사용하여 960 ℃ 이하의 온도에서 소성시킴으로써, 소결 밀도가 5.0 ×103㎏/m3이상이고 체적 고유 저항이 1 ×106Ωm 이상이고 저주파 내지 수백 ㎒에서는 투자율의 실수부가 저하되지 않고 실질적으로 일정하게 유지되면서 400 ㎒에서는 투자율의 허수부가 1 이하일 수 있는 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹을 얻을 수 있다는 것이다.
높은 소결 밀도 및 높은 체적 고유 저항을 나타내는 본 발명의 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹을 낮은 소성 온도에서 제조할 수 있는 이유는 하기와 같다고 여겨진다. 즉, 미리 배합한 특정량의 탄산바륨, 산화비스무트 및 산화구리가 결정립 간의 소결을 촉진하여 얻어진 소결 세라믹의 소결 밀도가 강화될 수 있다.또한, 미리 배합한 특정량의 이산화규소가 결정립계 부분에 선택적으로 석출하여 절연층으로서 작용하여 얻어진 소결 세라믹의 체적 고유 저항이 강화될 수 있다.
400 ㎒에서 투자율의 허수부가 1 이하인 본 발명의 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹를 얻을 수 있는 이유는 하기와 같다고 여겨진다. 즉, 결정립계에 선택적으로 석출한 이산화규소가 소결 세라믹 중 형성된 자기 회로를 분단시켜 그안에 반자기장이 형성되게 된다. 이렇게 생성된 반자기장은 공명 현상을 고주파측으로 이동시킨다.
따라서, 본 발명의 제1 면에 따른 연자성 육방정 페라이트 소결 복합 입자를 사용할 경우, 산업적으로 및 경제적으로 유용한 방법으로 높은 소결 밀도 및 높은 체적 고유 저항 뿐만 아니라 투자율의 실수부가 저주파 내지 수백 ㎒대에서 저하되지 않고 실질적으로 일정하게 유지되면서 수백 ㎒에서는 투자율의 허수부가 충분히 작고 수 ㎓ 근처에서 커지는 주파수 특성을 나타낼 수 있는 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 제2 면에 따른 연자성 육방정 페라이트 복합 입자를 사용할 경우, 960 ℃ 이하와 같은 낮은 온도에서 소결시킬 수 있다.
따라서, 얻어진 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹을 수 ㎓ 근처에서 노이즈를 감소시킬 수 있는 임피던스 소자, 전자파를 흡수하기 위한 흡수체 또는 수백 ㎒대의 신호를 사용한 인덕터 소자용 원료로 적합하게 사용할 수 있다.
<실시예>
본 발명을 실시예 및 비교예에 의해 더 상세히 설명하지만, 실시예는 단지예시를 위한 것으로 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.
하기 방법에 의해 다양한 특성들을 평가하였다.
(1) 연자성 육방정 페라이트 복합 입자의 평균 입경을, 레이저 회절식 입도 분포 측정 장치 (심파텍 게엠베하 (Sympatec GmbH) 제품)를 이용해 측정한 X50값으로 나타내었다.
(2) 입자의 BET 비표면적을 "Mono Sorb MS-II" (유아사 이오닉스 캄파니, 리미티드 (Yuasa Ionics Co., Ltd.) 제품)를 이용해 BET 방법에 의해 측정하였다.
(3) 포화 자화 및 보자력을 각각 진동 시료형 자력계 "VSM-3S" (도에이 고교 캄파니, 리미티드 (Toei Kogyo Co., Ltd.) 제품)를 이용해 10 kOe의 자기장을 이에 인가하여 측정한 값으로 나타내었다.
(4) 생성된 상을 X-선 회절장치 "RAD-AII" (리가꾸 덴끼 캄파니, 리미티드 (Rigaku Denki CO., Ltd.) 제품)를 이용해 확인하였다.
(5) 소결 밀도를 높이 2 ㎜ 및 직경 25 ㎜인 원통형 시료의 외부 치수로부터 얻어진 부피 및 그의 중량으로부터 계산하였다.
(6) 체적 고유 저항을 "High-Resistence-Meter 4329A" (아기렌트 테크놀로지 캄파니, 리미티드 (Agirent Technology Co., Ltd.) 제품)"을 이용해 측정된 값 및 상기 시료의 외부 치수로부터 계산하였다.
(7) 투자율의 주파수 특성을 외부 직경 7 ㎜ 및 내부 직격 3 ㎜의 고리형 소결 세라믹을 시료 홀더에 삽입하고 "Network Analyzer HP8753C 또는 HP8720D" (아기렌트 테크놀로지 캄파니, 리미티드 제품)를 이용해 시료의 S 파라미터를 측정함으로써 얻어진 값으로부터 계산하였다.
<실시예 1>
연자성 육방정 페라이트 복합 입자의 제조
α-Fe2O3, CoCO3및 BaCO3를 조성이 BaO 18.7 몰%, CoO 11.6 몰% 및 Fe2O369.7 몰%가 되도록 칭량하여 습윤 아트리터 (attritor)를 이용해 1 시간 동안 혼합하였다. 얻어진 혼합물을 여과하고 건조시켰다. 얻어진 혼합 원료 입자를 대기중 1,250 ℃에서 5 시간 동안 소성시켜 Z-형 페라이트 주상을 함유하는 연자성 육방정 페라이트를 얻었다. Z-형 페라이트 상의 (1 0 16)면의 피크 강도 1에 대하여, Y-형 페라이트 상의 (1 0 13)면의 피크 강도는 0.54, W-형 페라이트 상의 (1 1 6)면의 피크 강도는 0임을 확인하였다. 이어서, 상기에서 얻어진 연자성 육방정 페라이트 100 중량부에 탄산바륨 입자 1.5 중량부 및 이산화규소 입자 0.9 중량부를 첨가하고 얻어진 혼합물을 습식 볼 밀 (wet-type ball mill)을 이용해 미분쇄하여 연자성 육방정 페라이트 복합 입자를 얻었다. 얻어진 연자성 육방정 페라이트 복합 입자의 평균 입경이 3.0 ㎛이고 BET 비표면적이 3.1 m2/g이고 포화 자화가 41.0 Am2/㎏이고 보자력이 11.1 kA/m임을 확인하였다.
그린 시트 및 그린 시트 적층체의 제조
상기 얻어진 연자성 육방정 페라이트 복합 입자 100 중량부, 결합제로 폴리비닐 부티랄 "ESRECK B BL-S" (상표명, 세키스이 가가꾸 고교 캄파니, 리미티드(Sekisui Kagaku Kogyo Co., Ltd.) 7 중량부, 가소제로 n-부틸 벤질 프탈레이트 (도꾜 가세이 고교 캄파니, 리미티드 (Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.)에 의해 제조된 시약) 4.4 중량부 및 용매로 n-부틸 아세테이트 30 중량부 (요네야마 야꾸힌 고교 캄파니, 리미티드 (Yoneyama Yakuhin Kogyo Co., Ltd)에 의해 제조된 보증된 시약)와 메틸 에틸 케톤 (니혼 가세이힌 캄파니, 리미티드 (Nihon Kaseihin Co., Ltd.)에 의해 제조됨)을 함께 볼 밀을 이용해 15 시간 동안 혼합하여 도료를 얻었다. 얻어진 도료를 닥터 블레이드형 코팅기를 이용해 PET 필름상에 도포한 후 건조시켜 두께 120 ㎛의 그린 시트를 얻었다. 이렇게 얻어진 시트를 5 ㎝ ×5 ㎝ 크기의 사각형 시트로 절단하였다. 얻어진 20 개의 절단 시트를 적층시키고 0.5 ×104t/m2의 압력하에서 가압하여 두께 1.4 ㎜의 그린 시트 적층체를 얻었다.
연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹의 제조
상기 얻어진 그린 시트 적층체를 대기중 1,250 ℃에서 7 시간 동안 소결시킴으로써 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹을 얻었다. 얻어진 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹의 밀도가 5.1 ×103㎏/m3이고 체적 고유 저항이 1 ×109Ωm이고 400 ㎒에서 투자율의 실수부가 5.2 이고 400 ㎒에서 투자율의 허수부가 0.3임을 확인하였다.
또한, 공명 주파수가 2.2 ㎓이고 공명 주파수에서 투자율의 허수부는 3.2이고 투자율의 실수부가 감소되기 시작하는 주파수는 958 ㎒이란 것을 확인하였다.
<실시예 2>
연자성 육방정 페라이트 복합 입자의 제조
α-Fe2O3, CoCO3및 BaCO3를 조성이 BaO 18.6 몰%, CoO 11.6 몰% 및 Fe2O369.8 몰%가 되도록 칭량하여 습식 아그리터를 이용해 1 시간 동안 혼합하였다. 얻어진 혼합물을 여과한 후 건조시켰다. 얻어진 혼합 원료 입자를 대기중 1,250 ℃에서 5 시간 동안 소성시켜 Z-형 페라이트 주상을 함유하는 연자성 육방정 페라이트를 얻었다. Z-형 페라이트 상의 (1 0 16)면의 피크 강도 1에 대하여, Y-형 페라이트 상의 (1 0 13)면의 피크 강도는 0.55, W-형 페라이트 상의 (1 1 6)면의 피크 강도는 0임을 확인하였다. 이어서, 상기에서 얻어진 연자성 육방정 페라이트 100 중량부에 탄산바륨 입자 2.0 중량부, 이산화규소 입자 1.0 중량부, 산화비스무트 입자 8 중량부 및 산화구리 입자 3 중량부를 첨가하고 얻어진 혼합물을 습식 볼 밀을 이용해 미분쇄하여 연자성 육방정 페라이트 복합 입자를 얻었다. 얻어진 연자성 육방정 페라이트 복합 입자의 평균 입경이 1.2 ㎛이고 BET 비표면적이 6.2 m2/g이고 포화 자화가 35.2 Am2/㎏이고 보자력이 14.7 kA/m임을 확인하였다.
그린 시트 및 그린 시트 적층체의 제조
상기 얻어진 연자성 육방정 페라이트 복합 입자 100 중량부, 결합제로 폴리비닐 부티랄 "ESRECK B Bl-S" (상표명, 세끼스이 가가꾸 고교 캄파니, 리미티드) 7 중량부, 가소제로 n-부틸 벤질 프탈레이트 (도꾜 가세이 고교 캄파니, 리미티드에 의해 제조된 시약) 4.4 중량부 및 용매로 n-부틸 아세테이트 30 중량부 (요네야마 야꾸힌 고교 캄파니, 리미티드에 의해 제조된 보증된 시약)와 메틸 에틸 케톤 (니혼 가세이힌 캄파니, 리미티드에 의해 제조됨)을 함께 볼 밀을 이용해 15 시간 동안 교반하여 도료를 얻었다. 얻어진 도료를 닥터 블레이드형 코팅기를 이용해 PET 필름상에 도포한 후 건조시켜 두게 120 ㎛의 그린 시트를 얻었다. 이렇게 얻어진 시트를 5 ㎝ ×5 ㎝ 크기의 사각형 시트로 절단하였다. 얻어진 20 개의 절단 시트를 적층시키고 0.5 ×104t/m2의 압력하에서 가압하여 두께 1.2 ㎜의 그린 시트 적층체를 얻었다.
연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹의 제조
상기 얻어진 그린 시트 적층체를 대기중 900 ℃에서 3 시간 동안 소결시킴으로써 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹을 얻었다. 얻어진 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹의 밀도가 5.1 ×103㎏/m3이고 체적 고유 저항이 5 ×106Ωm이고 400 ㎒에서 투자율의 실수부가 2.6이고 400 ㎒에서 투자율의 허수부가 0.05임을 확인하였다.
또한, 공명 주파수가 4.2 ㎓이고 공명 주파수에서 투자율의 허수부는 1.3이며 투자율의 실수부가 감소되기 시작하는 주파수는 1.7 ㎓이란 것을 확인하였다.
<실시예 3 내지 6, 9 내지 12 및 14 내지 17, 및 비교예 1 내지 7>
연자성 육방정 페라이트 입자의 조성 및 양, 배합하는 탄산바륨 입자, 탄산스트론튬 입자 또는 이산화규소 입자의 평균 입경, 배합량 및 BET 비표면적, 및 연자성 육방정 페라이트 복합 입자를 이용한 그린 시트의 적층시 사용한 압력, 연자성 육방정 페라이트 복합 입자의 소성 온도 및 소성 시간을 다양하게 변화시킨 것을 제외하고는, 실시예 1에서 기재된 것과 동일한 공정을 수행하였다. 그 결과를 하기 표 1 내지 6에 나타내었다.
한편, 비교예 7에서 얻어진 소결 세라믹은 공지된 대표적인 연자성 입방정 스피넬형 소결 세라믹이었다.
<실시예 7>
연자성 육방정 페라이트 입자의 조성 및 양, 및 배합하는 탄산바륨 입자, 탄산스트론튬 입자 또는 이산화규소 입자의 평균 입경, 배합량 및 BET 비표면적을 다양하게 변화시킨 것을 제외하고는, 실시예 1에 기재된 것과 동일한 방법에 의해 연자성 육방정 페라이트 복합 입자를 제조하였다. 이렇게 제조된 연자성 육방정 페라이트 복합 입자를 금형에 충전하고 1 ×104t/m2의 압력으로 가압 성형함으로써 직경 30 ㎜ 및 두께 2.5 ㎜의 원판형 시료를 얻었다. 얻어진 원판형 시료를 대기중 1,250 ℃에서 5 시간 동안 소성시킴으로써 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹을 제조하였다. 이렇게 얻어진 소결 세라믹의 소결 밀도가 5.2 ×103㎏/m3이고 체적 고유 저항이 1 ×109Ωm이고 400 ㎒에서 투자율의 허수부가 0.2임을 확인하였다.
<실시예 8, 13, 18 및 19>
연자성 육방정 페라이트 입자의 조성 및 양, 및 배합하는 탄산바륨 입자, 탄산스트론튬 입자 또는 이산화규소 입자의 평균 입경, 배합량 및 BET 비표면적을 다양하게 변화시킨 것을 제외하고는, 실시예 7에 기재된 것과 동일한 방법에 의해 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹을 제조하였다.
주요 생성 조건 및 얻어진 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹의 다양한 특성을 하기 표 1 내지 6에 도시하였다.
<실시예 20 내지 23, 25 내지 26, 29 내지 31 및 33 내지 36, 및 비교예 8 내지 10 및 14 내지 16>
연자성 육방정 페라이트 입자의 조성 및 양, 배합하는 탄산바륨 입자, 탄산스트론튬 입자, 이산화규소 입자, 산화비스무트 입자 및 산화구리의 평균 입경, 배합량 및 BET 비표면적, 및 연자성 육방정 페라이트 복합 입자를 이용한 그린 시트의 적층시 사용한 압력, 연자성 육방정 페라이트 복합 입자의 소성 온도 및 소성 시간을 다양하게 변화시킨 것을 제외하고는, 실시예 2에 기재된 것과 동일한 방법에 의해 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹을 제조하였다.
주요 생성 조건 및 얻어진 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹의 다양한 특성을 하기 표 7 내지 14에 도시하였다.
한편, 비교예 16에서는 산화비스무트 입자의 배합량을 0.5 중량부로 변경한 것을 제외하고는 비교예 14에 기재된 것과 동일하게 공정을 수행함으로써 소결 세라믹을 얻었다. 얻어진 소결 세라믹의 소결 밀도는 4.1 ×103㎏/m3이고 체적 고유 저항이 1 ×106Ωm이고 20 ㎓ 이하 (측정 한계) 주파수 범위에 걸쳐 투자율의 실수부 (μ')이 약 1로 유지되고 투자율의 허수부 (μ")는 약 0으로 유지되었다.
<비교예 17>
그로부터 얻어진 소성물의 Z-형 페라이트 상의 (1 0 16)의 피크 강도 약 1에 대해 Y-형 페라이트 상의 (1 0 13)면의 피크 강도는가 약 0.45이 되도록 α-Fe2O3, CoCO3및 BaCO3를 칭량하여 강철 볼 밀 포트에서 16 시간 동안 함께 혼합하였다. 얻어진 혼합물을 여과한 후 건조시켰다. 얻어진 혼합 원료 입자를 대기중 1,250 ℃에서 2 시간 동안 예비소성시킴으로써 Z-형 페라이트 주상을 함유하는 연자성 육방정 페라이트를 얻었다. Z-형 페라이트 상의 (1 0 16)면의 피크 강도 1에 대하여, Y-형 페라이트 상의 (1 0 13)면의 피크 강도는 0.46, W-형 페라이트 상의 (1 1 6)면의 피크 강도는 0임을 확인하였다. 이어서, 상기에서 얻어진 연자성 육방정 페라이트에 Bi2O35.56 중량부 및 CuO 5.56 중량부를 첨가하고 얻어진 혼합물을 플래스틱 포트 중에서 ZrO2볼을 이용해 90 분 동안 미분쇄하여 연자성 육방정 페라이트 복합 입자를 얻었다. 얻어진 연자성 육방정 페라이트 복합 입자의 평균 입경이0.8 ㎛이고 BET 비표면적이 13.8 m2/g이고 포화 자화가 37.8 Am2/㎏이고 보자력이 12.1 kA/m임을 확인하였다. 이어서, 그린 시트 적층체를 상기 연자성 육방정 페라이트 복합 입자를 사용한 것을 제외하고는 실시예 2에 기재된 것과 동일한 방법에 의해 제조하고 대기 중 910 ℃에서 2 시간 동안 소성시킴으로써 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹을 얻었다. 얻어진 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹의 밀도가 5.2 ×103㎏/m3이고 체적 고유 저항이 2 ×105Ωm이고 400 ㎒에서 투자율의 실수부가 3.7이고 400 ㎒에서 투자율의 허수부가 0.21임을 확인하였다. 또한, 공명 주파수는 1.6 ㎓이고 공명 주파수에서 투자율의 허수부가 1.6이며 투자율의 실수부가 감소되기 시작하는 주파수는 0.69 ㎓임을 확인하였다.
<실시예 24>
실시예 2에 기재된 방법과 동일한 방법에 의해 얻어진 연자성 육방정 페라이트 복합 입자를 금형에 충전하고 1 ×104t/m2의 압력으로 가압 성형함으로써 직경 30 ㎜ 및 두께 2.5 ㎜의 원판형 시료를 얻었다. 얻어진 원판형 시료를 대기중 900 ℃에서 3 시간 동안 소성시킴으로써 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹을 제조하였다. 이렇게 얻어진 소결 세라믹의 소결 밀도가 5.1 ×103㎏/m3이고 체적 고유 저항이 7 ×106Ωm이고 400 ㎒에서 투자율의 실수부가 2.1이고 400 ㎒에서 투자율의 허수부가 0.03임을 확인하였다. 또한, 공명 주파수는 5.4 ㎓이고 공명 주파수에서 투자율의 허수부가 1.0이며 투자율의 실수부가 감소되기 시작하는 주파수는2.0 ㎓임을 확인하였다.
<실시예 27, 28 및 32, 및 비교예 11 내지 13>
연자성 육방정 페라이트 입자의 조성, 및 배합하는 탄산바륨 입자, 탄산스트론튬 입자, 이산화규소 입자, 산화비스무트 입자 또는 산화구리 입자의 평균 입경, BET 비표면적 및 배합량을 다양하게 변화시킨 것을 제외하고는, 실시예 24에 기재된 바와 같은 동일한 공정을 수행함으로써 연자성 육방정 페라이트 세라믹을 얻었다.
주요 생성 조건 및 얻어진 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹의 다양한 특성을 하기 표 7 내지 14에 도시하였다.
본 발명의 연자성 육방정 페라이트 복합 입자를 이용하면 높은 소결 밀도 및 높은 체적 고유 저항을 나타내며 수백 ㎒대에서는 투자율의 허수부가 충분히 작고 수 ㎓ 근처에서는 커지는 주파수 특성을 나타낼 수 있는 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹을 낮은 소성 온도에서 제조할 수 있다.

Claims (14)

  1. Z-형 페라이트, Y-형 페라이트 또는 W-형 페라이트를 주상(主相)으로 함유하는 연자성 육방정 페라이트 입자 100 중량부;
    탄산바륨 입자, 탄산스트론튬 입자 또는 이들의 혼합물 0.3 내지 10 중량부; 및
    이산화규소 입자 0.1 내지 5 중량부
    를 포함하는 연자성 육방정 페라이트 복합 입자.
  2. 제1항에 있어서, 평균 입경이 0.1 내지 30 ㎛이고, BET 표면적이 0.1 내지 40 m2/g이고, 포화 자화가 20 내지 60 Am2/㎏이고, 보자력이 0.50 내지 50 kA/m인 연자성 육방정 페라이트 복합 입자.
  3. 제1항에 있어서, Z-형 페라이트를 주상으로 함유하는 연자성 육방정 페라이트 입자는 산화물로 계산하여 AO (식 중, A는 Ba, Sr 또는 Ba-Sr임)를 15 내지 25 몰%, Me1O (식 중, Me1은 Co와 Ni, Zn, Cu, Mg 및 Mn으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이며, 단 Co 함량은 Me1의 총량을 기준으로 30 몰% 이상임)를 5 내지 15 몰%, 및 Fe2O3을 65 내지 75 몰%의 양으로 포함하고; Y-형 페라이트를 주상으로 함유하는 연자성 육방정 페라이트 입자는 산화물로 계산하여 AO (식 중, A는 Ba, Sr 또는 Ba-Sr임)를 10 내지 30 몰%, Me2O (식 중, Me2는 Ni, Zn, Cu, Mg 및 Mn으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소임)를 10 내지 30 몰%, 및 Fe2O3을 55 내지 65 몰%의 양으로 포함하고; W-형 페라이트를 주상으로 함유하는 연자성 육방정 페라이트 입자는 산화물로 계산하여 AO (식 중, A는 Ba, Sr 또는 Ba-Sr임)를 5 내지 14 몰%, Me1O (식 중, Me1은 Co와 Ni, Zn, Cu, Mg 및 Mn으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이며, 단 Co 함량은 Me1의 총량을 기준으로 30 몰% 이상임)을 10 내지 30 몰%, 및 Fe2O3을 65 내지 80 몰%의 양으로 포함하는, 연자성 육방정 페라이트 복합 입자.
  4. 제1항에 있어서, 탄산바륨 입자, 탄산스트론튬 입자 또는 이들의 혼합물의 양은 연자성 육방정 페라이트 입자 100 중량부를 기준으로 1 내지 10 중량부이고, 이산화규소 입자의 양은 연자성 육방정 페라이트 입자 100 중량부를 기준으로 0.5 내지 5 중량부인, 연자성 육방정 페라이트 복합 입자.
  5. 제1항에 있어서, 연자성 육방정 페라이트 입자 100 중량부를 기준으로 1 내지 20 중량부의 산화비스무트 입자 및 0.3 내지 7 중량부의 산화구리 입자를 더 포함하는, 연자성 육방정 페라이트 복합 입자.
  6. 제5항에 있어서, 탄산바륨 입자, 탄산스트론튬 입자 또는 이들의 혼합물의 양은 연자성 육방정 페라이트 입자 100 중량부를 기준으로 0.3 내지 7 중량부이고, 이산화규소 입자의 양은 연자성 육방정 페라이트 입자 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 5 중량부인, 연자성 육방정 페라이트 복합 입자.
  7. 제1항에 따른 연자성 육방정 페라이트 복합 입자 및 결합제를 포함하는 그린 시트.
  8. 제5항에 따른 연자성 육방정 페라이트 복합 입자 및 결합제를 포함하는 그린 시트.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 연자성 육방정 페라이트 복합 입자 100 중량부 및 결합제 2 내지 20 중량부를 포함하는 그린 시트.
  10. 제1항에 따른 연자성 육방정 페라이트 복합 입자를 성형체로 성형한 후 이 성형체를 소성시킴으로써 제조된, 소결 밀도가 5.0 ×103㎏/m3이상이고 체적 고유 저항이 1 ×106Ωm 이상이고 400 ㎒에서 투자율의 허수부가 1 이하인 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹.
  11. 제5항에 따른 연자성 육방정 페라이트 복합 입자를 성형체로 성형한 후 이 성형체를 소성시킴으로써 제조된, 소결 밀도가 5.0 ×103㎏/m3이상이고 체적 고유 저항이 1 ×106Ωm 이상이고 400 ㎒에서 투자율의 허수부가 1 이하인 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 소결 밀도가 5.0 ×103내지 5.3 ×103㎏/m3이고 체적 고유 저항이 1 ×106내지 5 ×109Ωm이고 400 ㎒에서 투자율의 허수부가 0.7 이하인 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹.
  13. 제7항에 따른 그린 시트를 적층시킨 후 얻어진 적층체를 소성시킴으로써 제조되는, 소결 밀도가 5.0 ×103㎏/m3이상이고 체적 고유 저항이 1 ×106Ωm 이상이고 400 ㎒에서 투자율의 허수부가 1 이하인 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹.
  14. 제8항에 따른 그린 시트를 적층시킨 후 얻어진 적층체를 소성시킴으로써 제조되는, 소결 밀도가 5.0 ×103㎏/m3이상이고 체적 고유 저항이 1 ×106Ωm 이상이고 400 ㎒에서 투자율의 허수부가 1 이하인 연자성 육방정 페라이트 소결 세라믹.
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