KR20170061710A - 적층 코일 부품 - Google Patents

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KR20170061710A
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magnetic
ferrite material
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KR1020177011934A
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요시꼬 오까다
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가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
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Abstract

본 발명은 페라이트 재료를 포함하는 자성체부와, 비자성 페라이트 재료를 포함하는 비자성체부와, 그들 내부에 매설된 코일상의 도체부를 갖는 적층 코일 부품으로서, 상기 비자성체부가, Fe2O3로 환산한 Fe 함유량, ZnO로 환산한 Zn 함유량, 및 V2O5로 환산한 V 함유량, 그리고 존재하는 경우, CuO로 환산한 Cu 함유량 및 Mn2O3로 환산한 Mn 함유량의 합계에 대하여, Fe의 함유량이, Fe2O3로 환산하여, 36.0∼48.5mol％이고, Zn의 함유량이, ZnO로 환산하여, 46.0∼57.5mol％이며, V의 함유량이, V2O5로 환산하여, 0.5∼5.0mol％이고, Mn의 함유량이, Mn2O3로 환산하여, 0∼7.5mol％이며, Cu의 함유량이, CuO로 환산하여, 0∼5.0mol％인 것을 특징으로 하는 적층 코일 부품을 제공한다. 본 발명의 적층 코일 부품은, 저산소 분압 하에서 소성한 경우라도, 비저항이 높다.

Description

적층 코일 부품{LAMINATED COIL COMPONENT}
본 발명은 적층 코일 부품에 관한 것이며, 보다 상세하게는, 비자성체층을 갖는 적층 코일 부품에 관한 것이다.
적층 코일 부품의 내부 도체로서 구리를 사용하는 경우, 구리가 산화되지 않도록 하는 환원 분위기에서 구리 도체와 페라이트 재료(자성체 재료)를 동시 소성할 필요가 있지만, 이와 같은 조건 하에서 소성하면, 페라이트 재료의 Fe가 3가로부터 2가로 환원되어, 적층 코일 부품의 비저항이 저하되는 등의 문제가 있다. 따라서, 일반적으로, 은을 주성분으로 하는 도체가 사용되어 왔다. 그러나, 저저항인 것이나, 은보다도 염가인 것, 마이그레이션을 일으키기 어려운 것을 고려하면, 구리를 주성분으로 하는 도체를 사용하는 것이 바람직하다.
특허문헌 1에는, 구리를 주성분으로 한 코일상의 도체부를 갖고, 자성체부의 Cu의 CuO 환산 함유량이 5mol％ 이하이고, Fe의 Fe2O3 환산 함유량이 25∼47mol％이며, 또한 Mn의 Mn2O3 환산 함유량이 1mol％ 이상 7.5mol％ 미만이거나, 또는, Fe의 Fe2O3 환산 함유량이 35∼45mol％이고, 또한 Mn의 Mn2O3 환산 함유량이 7.5∼10mol％인 적층 코일 부품을 개시하고 있다. 이와 같은 구성의 페라이트 재료에 의하면, Cu계 재료와 동시 소성해도, Cu가 산화되거나 Fe2O3가 환원되거나 하는 것을 억제할 수 있다고 여겨지고 있다.
한편, 적층 코일 부품은, 소형이며 경량이지만, 일반적으로, 큰 직류 전류가 통전되면, 자성체가 자기 포화되어, 인덕턴스가 저하되기 때문에, 권선형 코일 부품에 비해 정격 전류가 작다고 하는 난점이 있다. 따라서, 적층 코일 부품에 대하여, 포화 자속 밀도를 높이는 것, 바꾸어 말하면, 직류 중첩 특성을 향상시키는 것(안정된 인덕턴스를 보다 큰 직류 전류 영역에 걸쳐 얻을 수 있는 것)이 요구되고 있다.
특허문헌 1은 상기의 적층 코일 부품의 일 형태로서, 비자성체층을 형성하여, 개자로형으로 함으로써, 직류 중첩 특성의 향상을 도모하고 있다. 이 비자성체층은, 자성체층에 사용되는 Ni-Cu-Zn계 페라이트 재료의 Ni를, Zn으로 전량 치환한 Zn-Cu계 페라이트 재료로 형성되어 있다.
국제 공개 제2014/050867호
본 발명자들의 연구에 의해, Zn의 함유량이 높은 비자성 페라이트 재료는, 환원 분위기 하에서 소성한 경우, 비저항이 낮아, 적층 코일 부품의 Q값이 작아지는 것을 알 수 있었다.
또한, 소성 시의 산소 분압이, 설정값보다 환원 분위기로 변동된 경우, 적층 코일 부품의 비저항이 더 저하되어, 외부 전극에 도금 처리를 행할 때에, 비자성체부에까지 도금이 성장한다고 하는 문제가 발생할 수 있는 것을 알 수 있었다. 예를 들어, 스케일 업에 의해, 보다 큰 소성로를 사용하는 경우, 소성로 내를 균일한 분위기로 하는 것이 어려워, 소성로 내의 산소 분압에 변동이 발생할 수 있다. 이와 같은 경우, 산소 분압이 설정값보다도 낮아진 장소에서는, 상기와 같이 적층 코일 부품의 비저항의 저하가 발생할 수 있다.
본 발명의 목적은, 저산소 분압 하에서 소성한 경우라도, 비저항이 높은 적층 코일 부품을 제공하는 것에 있다.
본 발명자들은, 상기 문제를 해결하기 위해 예의 검토한 결과, 비자성체부에 소정량의 바나듐을 함유시켜, 철, 아연, 망간, 구리 등의 다른 성분의 양을 조정함으로써, 비저항을 향상시킬 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명의 일 요지에 의하면, 자성체부, 비자성체부 및 코일 도체를 포함하여 이루어지는 적층체와, 상기 적층체의 외표면에 형성되며, 상기 코일 도체와 전기적으로 접속된 외부 전극을 구비하는 적층 코일 부품으로서,
상기 비자성체부가, Fe2O3로 환산한 Fe 함유량, ZnO로 환산한 Zn 함유량, 및 V2O5로 환산한 V 함유량, 그리고 존재하는 경우, CuO로 환산한 Cu 함유량 및 Mn2O3로 환산한 Mn 함유량의 합계에 대하여,
Fe의 함유량이, Fe2O3로 환산하여, 36.0∼48.5mol％이고,
Zn의 함유량이, ZnO로 환산하여, 46.0∼57.5mol％이며,
V의 함유량이, V2O5로 환산하여, 0.5∼5.0mol％이고,
Mn의 함유량이, Mn2O3로 환산하여, 0∼7.5mol％이며,
Cu의 함유량이, CuO로 환산하여, 0∼5.0mol％인 것을 특징으로 하는 적층 코일 부품이 제공된다.
본 발명에 따르면, 비자성체부에 있어서의 Fe의 함유량을 Fe2O3로 환산하여 36.0∼48.5mol％로 하고, Zn의 함유량을 ZnO로 환산하여 46.0∼57.5mol％로 하며, Mn의 함유량을 Mn2O3로 환산하여 0∼7.5mol％로 하고, Cu의 함유량을 CuO로 환산하여 0∼5.0mol％로 하고, V의 함유량을 V2O5로 환산하여 0.5∼5.0mol％로 함으로써, 저산소 분위기 하에서 소성한 경우라도, 비저항이 높은 적층 코일 부품이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 적층 코일 부품의 개략 사시도이다.
도 2는 도 1의 실시 형태에 있어서의 적층 코일 부품의 개략 단면도로서, 도 1의 A-A'선을 따라서 본 것이다.
도 3은 도 1의 실시 형태에 있어서의 적층 코일 부품의 개략 단면도로서, 도 1의 A-A'선에 수직으로 본 것이다. 또한, 도체부는 생략되어 있다.
도 4는 자성 페라이트 재료에 있어서의, Fe(Fe2O3 환산) 및 Mn(Mn2O3 환산)의 함유량의 범위를 나타낸다.
본 발명의 적층 코일 부품 및 그 제조 방법에 대하여, 이하, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 단, 본 발명의 적층 코일 부품의 구성, 형상, 권회수 및 배치 등은, 도시하는 예에 한정되지 않는 것에 유의하기 바란다.
도 1∼도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태의 적층 코일 부품(1)은 개략적으로는, 적층체(2)와, 적층체(2)에 매설되어 이루어지는 코일상의 도체부(3)를 갖고 이루어지고, 외부 전극(5a 및 5b)이 적층체(2)의 외주 양단부면을 덮도록 형성되고, 도체부(3)의 양단에 위치하는 인출부(4a 및 4b)는 외부 전극(5a 및 5b)에 각각 접속된다. 적층체(2)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 자성체층(6) 및 비자성체층(8)이 적층되어 이루어진다. 또한, 도체부(3)는 자성체층(6) 및 비자성체층(8)에 배치된 복수의 도체 패턴층(10)이, 자성체층(6) 및 비자성체층(8)에 관통하여 형성된 비아 홀을 통해 코일상으로 상호 접속되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 외부 전극(5a 및 5b)은 금속층(12)과, 그 위에 도금된 Ni층(14) 및 Sn층(16)을 포함한다.
자성체층(6)은 Fe, Zn 및 Ni를 포함하고, 원한다면 Mn, Cu 및/또는 V를 포함하고 있어도 되는 소결 페라이트를 포함한다.
비자성체층(8)은 Fe, Mn 및 V를 포함하고, 원한다면 Zn 및/또는 Cu를 포함하고 있어도 되는 소결 페라이트를 포함한다.
도체부(3)는 도전성 금속을 포함하는 도체를 포함하는 것이면 되지만, 구리 또는 은을 주성분으로서 포함하는 도체, 보다 바람직하게는 구리를 주성분으로서 포함하는 도체를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 도체에 있어서의 주성분이란, 도체 중에 있어서 가장 많이 존재하는 성분을 의미하고, 예를 들어 도체 전체에 대하여 50질량％ 이상, 바람직하게는 80질량％ 이상, 보다 바람직하게는 90질량％ 이상, 예를 들어 95질량％ 이상, 98질량％ 이상 또는 99질량％ 이상인 성분일 수 있다. 바람직한 형태에 있어서, 상기 도체는, 실질적으로 구리 또는 은, 바람직하게는 실질적으로 구리를 포함한다.
외부 전극(5a 및 5b)의 금속층(12)은 도전성 금속이면 특별히 한정되지 않지만, 통상 구리 또는 은을 주성분으로서 포함하는 도체, 바람직하게는 구리를 주성분으로서 포함하는 도체를 포함한다. Ni층(14)은 땜납으로부터 외부 전극을 보호하는 기능을 갖고, Sn층(16)은 납땜을 향상시키는 기능을 갖는다. 또한, 본 발명에 있어서, Ni층(14) 및 Sn층(16)은 필수는 아니며, 존재하지 않아도 된다.
상기한 본 실시 형태의 적층 코일 부품(1)은 이하와 같이 하여 제조된다.
먼저, 자성 페라이트 재료를 준비한다. 자성 페라이트 재료의 조성은 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 Fe, Zn 및 Ni를 포함하고, 원한다면 Mn, Cu 및/또는 V를 더 포함하고 있어도 된다.
일 형태에 있어서, 자성 페라이트 재료는 Fe, Mn, Zn, Ni 및 Cu를 주성분으로서 포함한다. 통상, 자성 페라이트 재료는, 이들 주성분의 소원료(素原料)로서, Fe2O3, Mn2O3, ZnO, NiO 및 CuO의 분말을 원하는 비율로 혼합 및 하소하여 제조될 수 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.
이 자성 페라이트 재료에 있어서, Fe(Fe2O3 환산) 함유량은 25mol％ 이상 47mol％ 이하이고, 또한 Mn(Mn2O3 환산) 함유량은 1mol％ 이상 7.5mol％ 미만이며, 또는, Fe(Fe2O3 환산) 함유량은 35mol％ 이상 45mol％ 이하이고, 또한 Mn(Mn2O3 환산) 함유량은 7.5mol％ 이상 10mol％ 이하이다. 즉, 도 4에 도시한 영역 Z의 범위 이내로 한다. 도 4는 Fe(Fe2O3 환산) 함유량을 x축에 취하고, Mn(Mn2O3 환산) 함유량을 y축에 취한 그래프이고, 도면 중의 각 점 (x, y)는 A(25, 1), B(47, 1), C(47, 7.5), D(45, 7.5), E(45, 10), F(35, 10), G(35, 7.5), H(25, 7.5)이다. 이와 같이, Fe2O3를 Mn2O3와 공존시켜, Fe(Fe2O3 환산) 함유량을 Mn(Mn2O3 환산) 함유량과 조합하여 각 범위를 상기와 같이 선택함으로써, 자성 페라이트 재료의 소결 시에 3가의 Fe가 2가의 철로 환원되는 것을 효과적으로 회피할 수 있어, 저산소 분위기 하에서, 예를 들어 Cu-Cu2O 평형 산소 분압 이하의 산소 분압(환원 분위기)에서 소성해도, Fe가 환원되는 것에 의한 자성체층의 비저항의 저하를 방지할 수 있다.
이 자성 페라이트 재료에 있어서의 Zn(ZnO 환산) 함유량은, 6∼33mol％(주성분 합계 기준)로 하는 것이 바람직하다. Zn(ZnO 환산) 함유량을 6mol％ 이상으로 함으로써, 높은 투자율을 얻을 수 있어, 큰 인덕턴스를 취득할 수 있다. 또한, Zn(ZnO 환산)을 33mol％ 이하로 함으로써, 높은 큐리점(예를 들어 130℃ 이상)을 얻을 수 있어, 높은 코일 동작 온도를 확보할 수 있다.
이 자성 페라이트 재료에 있어서의 Cu(CuO 환산) 함유량은 5mol％ 이하(주성분 합계 기준)로 하는 것이 바람직하다. Cu(CuO 환산) 함유량을 5mol％ 이하로 함으로써, 자성체층(6)에 있어서 높은 비저항을 확보할 수 있다. 또한, 자성 페라이트 재료 중의 Cu는 필수 성분은 아니며, Cu의 함유량은 0이어도 된다. Cu(CuO 환산) 함유량은 5mol％ 이하이면 되지만, 충분한 소결성을 얻기 위해 0.2mol％ 이상인 것이 바람직하다.
이 자성 페라이트 재료에 있어서의 Ni(NiO 환산) 함유량은 특별히 한정되지 않고, 상술한 다른 주성분인 Fe, Mn, Zn 및 Cu의 잔부로 할 수 있다.
다른 형태에 있어서, 자성 페라이트 재료는, Fe, Zn, Ni 및 V를 포함하고, 원한다면 Mn 및/또는 Cu를 더 포함하고 있어도 된다. 통상, 자성 페라이트 재료는, 이들 주성분의 소원료로서, Fe2O3, ZnO, NiO, V2O5, Mn2O3 및 CuO의 분말을 원하는 비율로 혼합 및 하소하여 제조될 수 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.
이 자성 페라이트 재료에 있어서의 Fe(Fe2O3 환산) 함유량은, 36.0∼48.5mol％(주성분 합계 기준)로 하는 것이 바람직하다. Fe(Fe2O3 환산) 함유량을 48.5mol％ 이하로 함으로써, Fe의 3가로부터 2가로의 환원을 억제하여, 비저항의 저하를 억제할 수 있다. 또한, Fe(Fe2O3 환산) 함유량을 36.0mol％ 미만으로 하면, 오히려 비저항의 저하를 초래하여, 절연성을 확보할 수 없게 되기 때문에, 36.0mol％ 이상인 것이 바람직하다.
이 자성 페라이트 재료에 있어서의 Zn(ZnO 환산) 함유량은, 6.0∼45.0mol％(주성분 합계 기준)로 하는 것이 바람직하다. Zn(ZnO 환산) 함유량을 6.0mol％ 이상으로 함으로써, 높은 투자율을 얻을 수 있어, 큰 인덕턴스를 취득할 수 있다. 또한, Zn(ZnO 환산) 함유량을 45.0mol％ 이하로 함으로써, 큐리점의 저하를 회피할 수 있어, 적층 코일 부품의 동작 온도의 저하를 회피할 수 있다.
이 자성 페라이트 재료에 있어서의 V(V2O5 환산) 함유량은 0.5∼5.0mol％(주성분 합계 기준)로 하는 것이 바람직하다. V(V2O5 환산) 함유량을 0.5∼5.0mol％로 하여 적층체를 소성함으로써, 비저항을 향상시킬 수 있고, 또한 적층 코일 부품간에서의 비저항의 변동을 저감할 수 있다.
이 자성 페라이트 재료는, Cu를 더 포함하고 있어도 된다. 자성 페라이트 재료에 있어서의 Cu(CuO 환산) 함유량은, 0∼5.0mol％(주성분 합계 기준)로 하는 것이 바람직하다. 또한, Cu는 필수 성분은 아니며, Cu의 함유량은 0이어도 된다. 일 형태에 있어서, 자성 페라이트 재료에 있어서의 Cu(CuO 환산) 함유량은 0.1∼5.0mol％이다. Cu를 포함시켜 적층체를 소성함으로써, 직류 중첩 특성을 향상시켜, 열충격 시험을 행한 경우의 자기 특성의 변화를 작게 할 수 있다.
이 자성 페라이트 재료는, Mn을 더 포함하고 있어도 된다. 자성 페라이트 재료에 있어서의 Mn(Mn2O3 환산) 함유량은, 0∼7.5mol％(주성분 합계 기준)로 하는 것이 바람직하다. 또한, Mn은 필수 성분은 아니며, Mn, Cu의 함유량은 0이어도 된다. 일 형태에 있어서, 자성 페라이트 재료에 있어서의 Mn(Mn2O3 환산) 함유량은 0.1∼7.5mol％이다. Mn을 함유시킴으로써, 자성체의 보유 지지력이 저감되어, 자속 밀도가 커지기 때문에, 투자율을 향상시킬 수 있고, 또한, Mn은 Fe보다도 우선적으로 환원되기 때문에, Fe의 환원에 기인하는 비저항의 저하를 회피할 수 있다.
이 자성 페라이트 재료에 있어서의 Ni(NiO 환산) 함유량은 특별히 한정되지 않고, 상술한 다른 주성분인 Fe, Zn, V, Cu 및 Mn의 잔부로 할 수 있다.
본 발명에 있어서, 자성 페라이트 재료는, 첨가 성분을 더 포함하고 있어도 된다. 자성 페라이트 재료에 있어서의 첨가 성분으로서는, 예를 들어 Bi를 들 수 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. Bi 함유량(첨가량)은 주성분(Fe(Fe2O3 환산), Zn(ZnO 환산), V(V2O5 환산), Cu(CuO 환산), Mn(Mn2O3 환산) 및 Ni(NiO 환산))의 합계 100중량부에 대하여, Bi2O3로 환산하여 0.1∼1중량부로 하는 것이 바람직하다. Bi(Bi2O3 환산) 함유량을 0.1∼1중량부로 함으로써, 저온 소성이 보다 촉진됨과 함께, 이상 입성장을 회피할 수 있다. Bi(Bi2O3 환산) 함유량이 너무 높으면, 이상 입성장이 일어나기 쉽고, 이상 입성장 부위에서 비저항이 저하되어, 외부 전극 형성 시의 도금 처리 시에, 이상 입성장 부위에 도금이 부착되므로 바람직하지 않다.
또한, 자성체부의 소결 전후에 있어서, 소결 전의 자성 페라이트 재료, 예를 들어 CuO, Fe2O3는 소성에 의해 그 일부가 각각 Cu2O, Fe3O4로 변화되는 것이 일어날 수 있다. 그러나, 이러한 소결 후의 자성체부에 있어서의 각 주성분의 함유량, 예를 들어 CuO 환산 함유량, Fe2O3 환산 함유량은, 각각, 소결 전의 자성 페라이트 재료에 있어서의 각 주성분의 함유량, 예를 들어 CuO 함유량, Fe2O3 함유량과 실질적으로 상이하지 않다고 생각해도 지장없다.
상기의 자성 페라이트 재료를 사용하여 자성체 시트를 준비한다. 예를 들어, 자성 페라이트 재료를, 바인더 수지 및 유기 용제를 포함하는 유기 비히클과 혼합/혼련하고, 시트상으로 성형함으로써 자성체 시트를 얻어도 되지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.
별도로, 비자성 페라이트 재료를 준비한다. 비자성 페라이트 재료는, Fe, Zn 및 V를 포함하고, 원한다면 Mn 및/또는 Cu를 더 포함하고 있어도 된다. 통상, 비자성 페라이트 재료는, 이들 주성분의 소원료로서, Fe2O3, ZnO, V2O5, Mn2O3 및 CuO의 분말을 원하는 비율로 혼합 및 하소하여 제조될 수 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.
비자성 페라이트 재료에 있어서의 Fe(Fe2O3 환산) 함유량은 36.0∼48.5mol％(주성분 합계 기준)이다. Fe(Fe2O3 환산) 함유량을 48.5mol％ 이하로 함으로써, Fe의 3가로부터 2가로의 환원을 억제하여, 비저항의 저하를 억제할 수 있다. 또한, Fe(Fe2O3 환산) 함유량을 36.0mol％ 미만으로 하면, 오히려 비저항의 저하를 초래하여, 절연성을 확보할 수 없게 되기 때문에, 36.0mol％ 이상인 것이 바람직하다.
비자성 페라이트 재료에 있어서의 V(V2O5 환산) 함유량은 0.5∼5.0mol％(주성분 합계 기준)로 한다. 바람직하게는, V(V2O5 환산) 함유량은, 0.5mol％ 이상 4.0mol％ 미만이고, 보다 바람직하게는 0.5∼3.5mol％이며, 더욱 바람직하게는 0.5∼3.0mol％이다. V(V2O5 환산) 함유량을 0.5∼5.0mol％로 하여 적층체를 소성함으로써, 비저항을 향상시킬 수 있고, 또한 적층 코일 부품간에서의 비저항의 변동을 저감할 수 있다.
비자성 페라이트 재료에 있어서의 Zn(ZnO 환산) 함유량은 46.0∼57.5mol％(주성분 합계 기준)이다.
본 발명에 있어서, 비자성 페라이트 재료는, Cu를 더 포함하고 있어도 된다. 페라이트 재료에 있어서의 Cu(CuO 환산) 함유량은 0∼5.0mol％(주성분 합계 기준)이다. 또한, Cu는 필수 성분은 아니며, Cu의 함유량은 0이어도 된다. 일 형태에 있어서, 페라이트 재료에 있어서의 Cu(CuO 환산) 함유량은, 0.1∼5.0mol％이다. Cu를 포함시켜 적층체를 소성함으로써, 보다 높은 소결성을 얻을 수 있다. 또한, Cu 함유량(CuO 환산)을 5mol％ 이하로 함으로써, 이상(CuO의 상)의 생성을 억제할 수 있어, 비자성체부의 비저항의 저하를 억제할 수 있다.
본 발명에 있어서, 비자성 페라이트 재료는 Mn을 더 포함하고 있어도 된다. 페라이트 재료에 있어서의 Mn(Mn2O3 환산) 함유량은 0∼7.5mol％(주성분 합계 기준)이다. 또한, Mn은 필수 성분은 아니며, Mn의 함유량은 0이어도 된다. 일 형태에 있어서, 페라이트 재료에 있어서의 Mn(Mn2O3 환산) 함유량은 0.1∼7.5mol％이다. Mn을 함유시킴으로써, Mn은 Fe보다도 우선적으로 환원되기 때문에, Fe의 환원에 기인하는 비저항의 저하를 회피할 수 있다.
또한, 비자성체부의 소결 전후에 있어서, 소결 전의 비자성 페라이트 재료, 예를 들어 CuO, Fe2O3는 소성에 의해 그 일부가 각각 Cu2O, Fe3O4로 변화되는 것이 일어날 수 있다. 그러나, 이러한 소결 후의 비자성체부에 있어서의 각 주성분의 함유량, 예를 들어 CuO 환산 함유량, Fe2O3 환산 함유량은, 각각, 소결 전의 비자성 페라이트 재료에 있어서의 각 주성분의 함유량, 예를 들어 CuO 함유량, Fe2O3 함유량과 실질적으로 상이하지 않다고 생각해도 지장없다.
상기의 비자성 페라이트 재료를 사용하여 비자성체 시트를 준비한다. 예를 들어, 비자성 페라이트 재료를, 바인더 수지 및 유기 용제를 포함하는 유기 비히클과 혼합/혼련하고, 시트상으로 성형함으로써 비자성체 시트를 얻어도 되지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.
별도로, 도체 페이스트를 준비한다. 도체 페이스트로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 은 또는 구리를 포함하는 페이스트가 바람직하고, 구리를 포함하는 페이스트가 보다 바람직하다. 예를 들어, 시판되어 입수 가능한, 구리를 분말의 형태로 포함하는 일반적인 구리 페이스트를 사용할 수 있지만, 이것에 한정되지 않는다.
계속해서, 상기 자성체 시트 및 비자성체 시트를, 도체 페이스트층을 개재하여 적층하고, 도체 페이스트층이 자성체 시트 및 비자성체 시트에 관통하여 형성된 비아 홀을 통해 코일상으로 상호 접속되어 있는 적층체를 얻는다.
적층체의 형성 방법은, 특별히 한정되지 않고, 시트 적층법 및 인쇄 적층법 등을 이용하여 적층체를 형성해도 된다. 시트 적층법에 의한 경우, 자성체 시트 또는 비자성체 시트에, 적절히 비아 홀을 형성하고, 도체 페이스트를 소정의 패턴으로(비아 홀이 형성되어 있는 경우에는, 비아 홀에 충전하면서) 인쇄하여 도체 페이스트층을 형성하고, 도체 페이스트층이 적절히 형성된 자성체 시트 및 비자성체 시트를 적층 및 압착하고, 소정의 치수로 절단하여, 적층체를 얻을 수 있다. 인쇄 적층법에 의한 경우, 상기 자성 페라이트 재료 및 비자성 페라이트도 페이스트로 하여, PET(폴리에틸렌테레프탈레이트) 필름 등의 기재 위에, 자성 페라이트 페이스트, 비자성 페라이트 페이스트 및 도체 페이스트를 소정의 순서로 인쇄하고, 자성체 페이스트층, 비자성체 페이스트층, 도체 페이스트층을 형성하는 것을 적절히 반복하고, 마지막으로 소정의 치수로 절단하여, 적층체를 얻을 수 있다. 이 적층체는, 복수개를 매트릭스상으로 한 번에 제작한 후에, 다이싱 등에 의해 개개로 절단하여(소자 분리하여) 개편화한 것이어도 되지만, 미리 개개로 제작한 것이어도 된다.
다음에, 상기에서 얻어진 미소성 적층체를, 소정의 산소 분압 하에서 열처리함으로써, 자성체 시트 및 도체 페이스트층을 소성하여, 각각 자성체층(6), 비자성체층(8) 및 도체층(10)으로 한다. 이것에 의해 얻어진 적층체(2)에 있어서, 자성체층(6)은 자성체부를 형성하고, 비자성체층(8)은 비자성체부를 형성하고, 도체층은 도체부(3)를 형성한다.
상기 소성을 행할 때의 산소 분압은, 특별히 한정되지 않지만, 도체부가 Cu를 주성분으로 하는 경우, 바람직하게는 Cu-Cu2O 평형 산소 분압 이하(환원 분위기), 보다 바람직하게는 Cu-Cu2O 평형 산소 분압이다. 이와 같은 산소 분압에서 미소성 적층체를 열처리함으로써, 도체부의 Cu가 산화되는 것을 회피할 수 있다. 또한, 공기 중에서 열처리하는 경우보다도 저온에서 미소성 적층체를 소결할 수 있고, 예를 들어 소성 온도를 950∼1100℃로 할 수 있다. 본 발명은 어떠한 이론에 의해서도 구속되지 않지만, 저산소 농도 분위기에서 소성한 경우, 결정 구조 중에 산소 결함이 형성되고, 이러한 산소 결함을 통해 Fe, Zn, V, Cu, Mn, Ni의 상호 확산이 촉진되어, 저온 소결성을 높일 수 있는 것으로 생각된다.
다음에, 상기에서 얻어진 적층체(2)의 단부면에, 외부 전극(5a 및 5b)을 형성한다. 외부 전극(5a 및 5b)의 형성은, 예를 들어 구리 또는 은의 분말을 유리 등과 함께 페이스트상으로 한 것을 소정의 영역에 도포하고, 얻어진 구조체를, 적당한 분위기 하에서, 예를 들어 도체부가 Cu를 주성분으로 하는 경우, 구리가 산화되지 않는 분위기 하에서, 예를 들어 700∼850℃에서 열처리하여 구리 또는 은을 베이킹함으로써 실시할 수 있다.
이상과 같이 하여, 본 실시 형태의 적층 코일 부품(1)이 제조된다.
본 발명의 적층 코일 부품에 있어서, 비자성체부는 바나듐을 포함하고 있어, 종래의 바나듐을 포함하지 않는 비자성체층과 비교하여, 비자성체부의 비저항이 향상되고, 또한 대량 생산 시에 발생할 수 있는 산소 분압의 변동의 영향을 받기 어려워, 비저항의 변동이 저감될 수 있다. 본 발명은 어떠한 이론에 의해서도 구속되지 않지만, 비자성체부에 바나듐을 첨가함으로써, 비저항이 향상되고, 변동이 저감되는 이유는 이하와 같이 생각된다. 비저항의 저하는, Fe가 3가로부터 2가로 환원되어, B 사이트간에서 호핑 전도를 일으키는 것이 원인이라고 생각된다. 여기에 V(V2O5)가 존재하면, V가 5가로부터 4가 또는 3가로 환원되고, 이 V가 B 사이트에 들어감으로써 호핑 전도를 억제하여, 비저항이 개선된다고 생각된다.
본 발명의 적층 코일 부품의 비자성체부의 비저항(logρ)은, 바람직하게는 4.5Ω㎝ 이상, 보다 바람직하게는 4.8Ω㎝ 이상, 더욱 바람직하게는 5.0Ω㎝ 이상일 수 있다.
바람직한 형태에 있어서, 본 발명의 적층 코일 부품은, 도체부가 구리를 포함하는 도체로 형성된다. 이와 같은 적층 코일 부품은, 바람직하게는 Cu-Cu2O 평형 산소 분압 이하(환원 분위기)에서, 자성체부, 비자성체부 및 도체부가 동시에 소성된다. Cu-Cu2O 평형 산소 분압 이하에서 소성되고 있기 때문에, 도체부의 구리의 산화가 방지된다. 또한, 상기한 바와 같이 비자성체부가 특정한 조성을 가짐으로써, 환원 분위기 하에서 동시 소성한 경우라도, 비자성체부는 높은 비저항을 유지할 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시 형태에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 당해 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 다양한 개변이 가능하다.
실시예
실시예 1 : 비자성체층의 평가
비자성체층의 제작을 위해, Fe2O3, ZnO, V2O5, Mn2O3 및 CuO 분말을 조성이 표 1의 시료 번호 1∼29에 나타내는 비율로 되도록 칭량하였다. 또한, 시료 번호 2∼7, 10∼16, 19∼24 및 26∼28이 본 발명의 실시예이고, 시료 번호 1, 8, 9, 17, 18, 25 및 29(표 중, 기호 「*」를 붙여 나타냄)는 비교예이다.
Figure pct00001
계속해서, 시료 번호 1∼29의 각 칭량물을, 순수 및 PSZ(Partial Stabilized Zirconia; 부분 안정화 지르코니아) 볼과 함께, 염화비닐제의 포트밀에 넣고, 습식으로 충분히 혼합 분쇄하였다. 분쇄 처리물을 증발 건조시킨 후, 750℃의 온도에서 2시간 하소하였다. 이것에 의해 얻어진 하소 분말을, 에탄올(유기 용제) 및 PSZ 볼과 함께, 다시 염화비닐제의 포트밀에 넣어, 충분히 혼합 분쇄하고, 폴리비닐부티랄계 바인더(유기 바인더)를 더 첨가하여 충분히 혼합하여, 세라믹 슬러리를 얻었다. 다음에, 닥터 블레이드법에 의해, 상기에서 얻은 세라믹 슬러리를 두께 25㎛의 시트상으로 성형하였다. 얻어진 성형체를 세로 50㎜, 가로 50㎜의 크기로 펀칭하여, 페라이트 재료의 비자성체 시트를 제작하였다.
계속해서, 비자성체 시트를 소성한 후의 두께가 0.5㎜로 되도록 적층하고, 60℃의 온도, 100㎫의 압력으로 1분간 압착하여, 압착 블록을 제작하였다. 얻어진 압착 블록으로부터, 직경이 10㎜인 원판상의 시료, 및, 외경이 20㎜, 내경이 12㎜인 링상의 시료를 금형으로 펀칭하였다.
이들 시료를 소성로에 넣고, 질소 중 400℃로 가열하여 충분히 탈지하고, 다음에 N2-H2-H2O의 혼합 가스에 의해 산소 분압을 Cu-Cu2O 평형 산소 분압으로 조정하고, 1000℃에서 3시간 유지하여 소성하였다.
상기에서 얻어진 원판상의 시료의 양면에 Cu 분말, 유리 프릿, 바니시 및 유기 용제를 함유한 구리 페이스트(외부 전극 형성용 구리 페이스트)를 도포하고, 이것을 구리가 산화되지 않는 분위기 하 800℃에서, 5분간 베이킹하여 전극을 형성하였다.
전극간에 직류 전압 50V를 인가하여, 1분 후의 저항값을 측정하고, 이 측정값과 시료 치수로부터 비저항 logρ(Ωㆍ㎝)를 구하였다. 시료 10개의 평균을 구하고, 결과를 표 2에 나타낸다.
또한, 링상의 시료에 대하여, 애질런트테크놀로지사제의 자성체 측정 지그(형번 16454A-s)에 넣고, 애질런트테크놀로지사제의 임피던스 애널라이저(형번 E4991A)를 사용하여 1㎒에서의 초투자율 μ의 측정을 행하였다. 시료 30개의 평균을 구하고, 결과를 표 2에 나타낸다.
실시예 2 : 적층 코일 부품의 평가
자성체층을 제작하기 위해, Fe2O3, Mn2O3, ZnO, NiO 및 CuO 분말을 준비하고, Fe2O3가 46.5mol％, Mn2O3는 2.5mol％, ZnO가 30.0mol％, NiO가 20.0mol％ 및 CuO가 1.0mol％의 조성으로 되도록 칭량하였다. 이들 칭량물을, 실시예 1과 마찬가지로, 순수 및 PSZ 볼과 함께, 염화비닐제의 포트밀에 넣고, 습식으로 충분히 혼합 분쇄하였다. 분쇄 처리물을 증발 건조시킨 후, 750℃의 온도에서 2시간 하소하였다. 이것에 의해 얻어진 하소 분말을, 에탄올(유기 용제) 및 PSZ 볼과 함께, 다시 염화비닐제의 포트밀에 넣어, 충분히 혼합 분쇄하고, 폴리비닐부티랄계 바인더(유기 바인더)를 더 첨가하여 충분히 혼합하여, 세라믹 슬러리를 얻었다.
계속해서, 닥터 블레이드법에 의해, 상기에서 얻은 세라믹 슬러리를 두께 25㎛의 시트상으로 성형하였다. 얻어진 성형체를 세로 50㎜, 가로 50㎜의 크기로 펀칭하여, 페라이트 재료의 자성체 시트를 제작하였다.
다음에, 레이저 가공기를 사용하여, 실시예 1에서 제작한 시료 번호 1∼27의 비자성체 시트 및 상기에서 제작한 자성체 시트의 소정 위치에 비아 홀을 형성한 후, Cu 분말, 바니시 및 유기 용제를 함유한 Cu 페이스트를 자성체 시트의 표면에 스크린 인쇄하고, 또한 상기 Cu 페이스트를 비아 홀에 충전하여, 코일 패턴을 형성하였다.
이와 같이 하여 제작한 시료 번호 1∼29의 비자성체 시트 및 자성체 시트를 도 2와 같은 배치로 되도록(시료 번호 1∼29의 층을 3층으로 함) 적층하고, 60℃의 온도에서 100㎫의 압력으로 1분간 압착하여, 압착 블록을 제작하였다. 그리고, 이 압착 블록을 소정의 크기로 절단하여, 세라믹 적층체를 제작하였다.
이와 같이 하여 제작한 세라믹 적층체를 소성로에 넣고, 질소 중 400℃로 가열하여 충분히 탈지하고, 다음에 N2-H2-H2O의 혼합 가스에 의해 산소 분압을 Cu-Cu2O 평형 산소 분압으로 조정하고, 1000℃에서 3시간 유지하여 소성하였다. 또한 별도로, Cu-Cu2O 평형 산소 분압의 0.1배의 산소 분압에 있어서, 마찬가지로 소성하였다.
다음에, 실시예 1에서 사용한 외부 전극 형성용 구리 페이스트를, 소성한 세라믹 적층체의 양단에 도포하여 건조한 후, 구리가 산화되지 않는 분위기 하에서, 800℃에서 5분간 베이킹하였다. 또한 전해 도금에 의해 Ni 및 Sn 도금을 순서대로 행하여, 도 3에 도시한 바와 같은 전극 구조를 갖는 외부 전극을 형성하였다. 이와 같이 하여, 자성체부에 코일 도체가 매설된 적층 코일 부품(도 1)을 제작하였다. 제작한 적층 코일 부품은 길이 2.1㎜, 폭 1.0㎜, 두께 1.0㎜이다.
시료 번호 1∼29의 비자성체층을 갖는 시료의 각각에 대하여, 각 10개씩, 시료 표면(길이 방향(L) 및 그 두께 방향(T)의 치수에 의해 규정되는 2개의 LT면)을 광학 현미경으로 관찰하고, 외부 전극의 단의 위치를 시점으로 하여, 도금이 가장 신장된 위치까지의 거리를 측정하였다. 1시료당, 비자성층이 형성된 3개소, 양측면에서 6개소의 측정을 행하고, 그것을 시료 10개, 합계 120의 데이터를 취득하였다. 그 중에서 도금 신장의 길이가 모두 100㎛ 이하이었던 시료를 ○로 판정하고, 100㎛를 초과하는 것이 1개소라도 있었던 시료를 ×(불량)로 판정하였다. 이 평가를, Cu-Cu2O 평형 산소 분압, 및 Cu-Cu2O 평형 산소 분압의 0.1배의 산소 분압에서 소성한 시료에 대하여 행하였다. 결과를 표 2에 함께 나타내었다.
Figure pct00002
상기로부터 명백해지는 바와 같이, 실시예 1의 결과로부터, 본 발명의 범위 내의 시료 번호 2∼7, 10∼16, 19∼24 및 26∼28의 시료는, 투자율이 1.0이며, 비자성인 것이 확인되었다. 또한, 본 발명의 범위 내의 비자성체층은, Cu-Cu2O 평형 산소 분압에서 소성한 경우라도, logρ가 4.5 이상으로, 높은 비저항을 갖는 것이 확인되었다. 한편, 비자성 페라이트 재료에 있어서 1개 이상의 성분이 본 발명의 범위 내에 없는 시료 번호 1, 8, 9, 17, 18, 25 및 29는 비저항이 작거나(logρ가 4 미만), 자성을 갖고 있는 것이 확인되었다.
또한, 실시예 2의 결과로부터, 본 발명의 범위 내의 비자성 페라이트 재료를 사용한 시료는, Cu-Cu2O 평형 산소 분압에서 소성해도, 도금 신장에 의한 불량이 발생하지 않는 것이 확인되었다.
또한, V2O5의 첨가량을 0.5mol％ 이상 4.0mol％ 미만으로 함으로써, Cu-Cu2O 평형 산소 분압의 0.1배의 산소 분압에서 소성해도, 도금 신장에 의한 불량이 발생하지 않는 것이 확인되었다. 이것은, 소성 시에 산소 분압이 변동되어, 설정값보다도 저산소 분위기로 되었다고 해도, 안정적으로 적층 코일 부품의 제조가 가능한 것을 나타내고 있다.
본 발명에 의해 얻어지는 적층 코일 부품은, 예를 들어 다양한 전자 기기에 있어서 폭넓게 다양한 용도로 사용될 수 있다.
1 : 적층 코일 부품
2 : 적층체
3 : 도체부
4a, 4b : 인출부
5a, 5b : 외부 전극
6 : 자성체층
8 : 비자성체층
10 : 도체 패턴층
12 : 금속층
14 : Ni층
16 : Sn층

Claims (5)

  1. 페라이트 재료를 포함하는 자성체부와, 비자성 페라이트 재료를 포함하는 비자성체부와, 그들 내부에 매설된 코일상의 도체부를 갖는 적층 코일 부품으로서,
    상기 비자성체부가, Fe2O3로 환산한 Fe 함유량, ZnO로 환산한 Zn 함유량, 및 V2O5로 환산한 V 함유량, 그리고 존재하는 경우, CuO로 환산한 Cu 함유량 및 Mn2O3로 환산한 Mn 함유량의 합계에 대하여,
    Fe의 함유량이, Fe2O3로 환산하여, 36.0∼48.5mol％이고,
    Zn의 함유량이, ZnO로 환산하여, 46.0∼57.5mol％이며,
    V의 함유량이, V2O5로 환산하여, 0.5∼5.0mol％이고,
    Mn의 함유량이, Mn2O3로 환산하여, 0∼7.5mol％이며,
    Cu의 함유량이, CuO로 환산하여, 0∼5.0mol％인 것을 특징으로 하는 적층 코일 부품.
  2. 제1항에 있어서,
    V의 함유량이, V2O5로 환산하여, 0.5∼3.5mol％인, 적층 코일 부품.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    Mn의 함유량이, Mn2O3로 환산하여, 0.1∼7.5mol％인 적층 코일 부품.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    Cu의 함유량이, CuO로 환산하여, 0.1∼5.0mol％인 적층 코일 부품.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    도체부가, 구리를 포함하는 도체로 형성되는 것을 특징으로 하는 적층 코일 부품.
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