KR20180036578A

KR20180036578A - 페라이트 조성물 및 전자 부품

Info

Publication number: KR20180036578A
Application number: KR1020170125091A
Authority: KR
Inventors: 다케시 시바야마; 아스카 무라이; 유키오 다카하시; 다카시 스즈키; 히로유키 다노우에; 마사키 다카하시
Original assignee: 티디케이가부시기가이샤
Priority date: 2016-09-30
Filing date: 2017-09-27
Publication date: 2018-04-09
Also published as: TW201814739A; US20180096768A1; KR101933320B1; US10770210B2; TWI612539B; CN107879736B; CN107879736A; JP6142950B1; JP2018052793A

Abstract

[과제] 초기 투자율, 비저항, 주파수 특성 및 온도 특성이 양호한 페라이트 조성물과, 상기 페라이트 조성물을 사용한 전자 부품을 제공한다.
[해결 수단] 주성분과 부성분을 갖는 페라이트 조성물이다. 주성분이, 산화철을 Fe₂O₃환산으로 18∼30몰％, 산화구리를 CuO 환산으로 4∼14몰％, 산화아연을 ZnO 환산으로 0∼6몰％, 잔부가 산화니켈로 구성된다. 주성분 100중량부에 대해 부성분으로서 규소 화합물을 SiO₂환산으로 0.30∼1.83중량부, 코발트 화합물을 Co₃O₄환산으로 2.00∼10.00중량부, 비스무트 화합물을 Bi₂O₃환산으로 1.00∼3.00중량부 함유한다. Co₃O₄환산한 코발트 화합물의 함유량을 SiO₂환산한 규소 화합물의 함유량으로 나눈 값이 5.5∼30.0이다.

Description

페라이트 조성물 및 전자 부품{FERRITE COMPOSITION AND ELECTRONIC DEVICE}

본 발명은 적층형 인덕터 등의 제조에 적합한 페라이트 조성물과, 그 조성물로 구성되는 페라이트 소결체를 갖는 전자 부품에 관한 것이다.

최근 DC-DC 컨버터의 소형화, 고주파화가 진행되어, 수십MHz∼수백MHz 정도의 주파수로 구동하는 것도 등장하고 있다. 소형화, 고주파화한 DC-DC 컨버터에 적용하는 인덕터로서, 고주파 영역에 있어서도 인덕터로서 동작하는 주파수 특성과, 대전류를 인가해도 동작이 거의 변화하지 않는 직류 중첩 특성이 요구된다.

DC-DC 컨버터에 적용하는 인덕터에 사용되는 페라이트 조성물로서, 코발트를 첨가한 NiCuZn 페라이트가 이전부터 제안되어 있다. NiCuZn 페라이트에 대해 코발트 첨가를 행함으로써 자기 이방성을 향상시켜, 투자율의 주파수 특성을 향상시키는 방법이 검토되고 있다.

그러나, 코발트를 첨가한 NiCuZn 페라이트는 코발트를 첨가하지 않은 NiCuZn 페라이트와 비교해 소결성이 저하하여, 온도 특성이 열화하는 경향이 있는 것이 이전부터 알려져 있다. 상기 코발트 첨가의 결점을 극복하는 수법으로서 이하에 나타내는 수법이 제안되어 있다.

특허문헌 1에서는 NiCuZn 페라이트에 코발트 화합물과 함께 산화비스무트 등의 비스무트 화합물을 첨가함으로써 소결성 저하를 극복하고 있다. 또한, 지르코늄 화합물을 첨가함으로써 온도 특성을 개선하려고 하고 있다.

특허문헌 2에서는 NiCuZn 페라이트에 Co₃O₄, SiO₂, Bi₂O₃을 첨가함으로써, 높은 Q값과 양호한 온도 특성과 높은 항응력 특성을 얻으려고 하고 있다.

특허문헌 3에서는 NiCuZn 페라이트 중의 Fe₂O₃량과 ZnO량을 비교적 적게 하고, 또한 CoO를 첨가함으로써 주파수 특성이 우수한 페라이트 조성물을 얻으려고 하고 있다.

그러나, 특허문헌 1의 실시예에서는 초기 투자율(μ_i)의 값은 나타내어져 있지만, 어느 정도 높은 주파수까지 투자율의 값이 유지되는지에 대해서는 기재가 없다. 스네이크의 한계에 의하면, 일반적으로는 초기 투자율(μ_i)의 값이 낮을수록 높은 주파수까지 투자율의 값이 유지된다. 그러나, 첨가물을 첨가한 경우에는 스네이크의 한계 이상으로 높은 주파수까지 투자율이 유지되거나, 반대로 스네이크의 한계 이하의 낮은 주파수에서 투자율이 저하하거나 한다. 그 때문에, 초기 투자율(μ_i)은 주파수 특성의 기준으로는 되지만, 주파수 특성의 평가 기준으로서는 근거가 부족하다. 따라서, 특허문헌 1의 실시예에서는 주파수 특성이 불분명하다.

또한, 스네이크의 한계는 이하의 식(1)에 의해 나타내어진다. 또한, f_r은 회전 자화 공명 주파수, μ_i는 초기 투자율, γ는 자이로 자기 정수, M_s는 포화 자화이다.

f_r(μ_i-1)=|γ|×(M_s/3π) … 식(1)

또한, 특허문헌 1에서는 산화지르코늄을 첨가한 경우에 있어서의 투자율의 온도 변화에 대해서, 20℃에서의 초기 투자율과 85℃에서의 초기 투자율의 비를 나타내고 있다. 그러나, 특허문헌 1의 실시예에 나타내어져 있는 20℃에서의 초기 투자율과 85℃에서의 초기 투자율의 비에서 가장 작은 것이 1.45배이다. 이 결과는 온도 변화에 대한 초기 투자율의 변화를 억제했다고 하기에는 지나치게 크다.

또한, 특허문헌 2에서는 초기 투자율의 값이 나타내어져 있지 않고, 주파수 특성이 불분명하다. 특허문헌 3에서는 온도 특성이 불분명하다. 또한, 특허문헌 1∼3은 모두 직류 중첩 특성이 불분명하다.

이상으로부터, 특허문헌 1∼3의 NiCuZn 페라이트가 주파수 특성, 직류 중첩 특성 및 온도 특성 모두가 우수한지 여부는 불분명하다.

일본 특허공개 2000-252112호 공보 일본 특허공개 2006-206347호 공보 일본 특허공개 2008-300548호 공보

본 발명은, 이러한 실상을 감안하여 이루어지고, 그 목적은 초기 투자율, 비저항, 주파수 특성 및 온도 특성이 양호한 페라이트 조성물과, 상기 페라이트 조성물을 사용한 전자 부품을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 관련된 페라이트 조성물은 주성분과 부성분을 갖는 페라이트 조성물로서,

상기 주성분이, 산화철을 Fe₂O₃ 환산으로 18∼30몰％, 산화구리를 CuO 환산으로 4∼14몰％, 산화아연을 ZnO 환산으로 0∼6몰％, 잔부가 산화니켈로 구성되고,

상기 주성분 100중량부에 대해 상기 부성분으로서 규소 화합물을 SiO₂ 환산으로 0.30∼1.83중량부, 코발트 화합물을 Co₃O₄ 환산으로 2.00∼10.00중량부, 비스무트 화합물을 Bi₂O₃환산으로 1.00∼3.00중량부 함유하고,

Co₃O₄ 환산한 상기 코발트 화합물의 함유량을, SiO₂ 환산한 상기 규소 화합물의 함유량으로 나눈 값이 5.5∼30.0인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 관련된 페라이트 조성물은, 주성분을 구성하는 산화물의 함유량을 상기 범위로 하고, 또한 부성분으로서 규소 화합물, 코발트 화합물 및 비스무트 화합물을 상기 범위에서 함유시킴으로써, 소결 후의 초기 투자율(μ_i), 비저항(ρ), 주파수 특성 및 초기 투자율(μ_i)의 온도 특성이 양호하다.

이러한 효과가 얻어지는 이유는, 주성분을 소정 범위로 하고, 또한 각 성분의 함유량을 특정 범위로 함으로써 얻어지는 복합적인 효과라고 생각된다.

본 발명에 관련된 전자 부품은 상기 페라이트 조성물로 구성되는 페라이트 소결체를 갖는다.

또한, 본 발명에 관련된 페라이트 조성물로 구성되는 페라이트 소결체는 적층형 인덕터, 적층형 L-C 필터, 적층형 커먼 모드 필터, 그 밖의 적층 공법에 의한 복합 전자 부품 등에 적합하게 사용된다. 예를 들면 LC 복합 전자 부품, NFC 코일, 적층형 임피던스 소자, 적층형 트랜스에도 본 발명에 관련된 페라이트 조성물이 적합하게 사용된다.

도 1은 본 발명의 일실시형태에 관련된 적층형 인덕터의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시형태에 관련된 LC 복합 전자 부품의 단면도이다.
도 3은 NiCuZn 페라이트에 있어서의 투자율의 주파수 특성의 개략도이다.

이하, 본 발명을 도면에 나타내는 실시형태에 근거하여 설명한다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 일실시형태에 관련된 적층형 인덕터(1)는 소자(2)와 단자 전극(3)을 갖는다. 소자(2)는 페라이트층(4)을 개재하여 코일 도체(5)가 3차원적 또한 나선상으로 형성된 그린 적층체를 소성하여 얻어진다. 페라이트층(4)은 본 발명의 일실시형태에 관련된 페라이트 조성물로 구성하고 있다. 소자(2)의 양단(兩端)에 단자 전극(3)을 형성하고, 인출 전극(5a, 5b)을 개재하여 단자 전극(3)과 접속시킴으로써 적층형 인덕터(1)가 얻어진다. 소자(2)의 형상에 특별히 제한은 없지만, 통상 직방체상으로 된다. 또한, 그 치수에도 특별히 제한은 없고, 용도에 따라서 적당한 치수로 하면 된다.

코일 도체(5) 및 인출 전극(5a, 5b)의 재질로서는 특별히 한정은 없고, Ag, Cu, Au, Al, Pd, Pd/Ag 합금 등이 사용된다. 또한, Ti 화합물, Zr 화합물, Si 화합물 등을 첨가해도 된다.

본 실시형태에 관련된 페라이트 조성물은 Ni-Cu계 페라이트 또는 Ni-Cu-Zn계 페라이트이고, 주성분으로서 산화철, 산화구리 및 산화니켈을 함유하고, 또한 산화아연을 함유해도 된다.

주성분 100몰％ 중 산화철의 함유량은 Fe₂O₃ 환산으로 18.0∼30.0몰％이다. 산화철의 함유량이 지나치게 많아도 지나치게 적어도 소결성이 열화하고, 특히 저온 소결 시의 소결 밀도가 저하하는 경향이 있다. 또한, 산화철이 지나치게 적은 경우에는 초기 투자율(μ_i)이 저하하는 경향이 있다. 산화철이 지나치게 많은 경우에는 주파수 특성이 악화되고, 후술하는 μ" 상승 주파수가 저하하는 경향이 있다. 또한, 초기 투자율(μ_i)의 온도 특성도 악화되는 경향이 있다.

주성분 100몰％ 중 산화구리의 함유량은 CuO 환산으로 4∼14몰％이다. 산화구리의 함유량이 지나치게 적으면 소결성이 열화하고, 특히 저온 소결 시의 소결 밀도가 저하하는 경향이 있다. 그 결과, 비저항(ρ) 및 초기 투자율(μ_i)의 온도 특성이 악화되는 경향이 있다. 지나치게 많으면, 초기 투자율(μ_i)이 저하하는 경향이 있다.

주성분 100몰％ 중 산화아연의 함유량은 ZnO 환산으로 0∼6.0몰％이다. 즉, 주성분으로서 산화아연을 함유해도 되고 함유하지 않아도 된다. 또한, 산화아연의 함유량이 많을수록 초기 투자율이 상승하는 경향이 있고, 초기 투자율이 높아질수록 인덕터에 적합하다. 그러나, 산화아연의 함유량이 지나치게 많으면, 퀴리 온도 및 μ" 상승 주파수가 저하하는 경향이 있다.

주성분의 잔부는 산화니켈로 구성된다.

본 실시형태에 관련된 페라이트 조성물은 상기 주성분에 추가로, 부성분으로서 규소 화합물, 코발트 화합물 및 비스무트 화합물을 함유하고 있다. 또한, 각 화합물의 종류로서는, 산화물 외에, 소성 후에 산화물이 되는 것이면 특별히 한정은 없다.

규소 화합물의 함유량은 주성분 100 중량부에 대해 SiO₂ 환산으로 0.30∼1.83중량부이다. 규소 화합물을 특정 범위 내에서 함유시키면, 페라이트 조성물의 온도 특성이 향상된다. 규소 화합물의 함유량이 지나치게 적으면, 초기 투자율(μ_i)의 온도 특성이 저하하는 경향이 있다. 지나치게 많으면 소결성이 열화하고, 특히 저온 소결 시의 소결 밀도가 저하하는 경향이 있다. 또한, 초기 투자율(μ_i) 및 비저항(ρ)이 저하하는 경향이 있다.

규소 화합물의 첨가에 의해 온도 특성이 향상되는 이유를 설명한다. 산화규소 등의 규소 화합물은 NiCuZn 페라이트 입자와 비교해서 선팽창계수가 작다. 즉, NiCuZn 페라이트에 규소 화합물을 첨가하여 페라이트 조성물을 형성하는 경우에는, 첨가한 규소 화합물이 NiCuZn 페라이트에 미리 응력을 가하고 있다. 규소 화합물의 존재에 의해 발생하는 응력이 존재하기 때문에, 온도 변화에 의해 발생하는 응력의 영향이 완화되어, 온도 특성이 향상된다고 본 발명자들은 생각하고 있다.

비스무트 화합물의 함유량은 주성분 100중량부에 대해 Bi₂O₃ 환산으로 1.00∼3.00중량부이다. 전술한 규소 화합물 및 후술하는 코발트 화합물은 소결성을 저하시키는 효과가 있다. 이것에 대하여, 비스무트 화합물은 소결성을 높여, 900℃ 이하의 온도에서의 소성을 가능하게 한다. 비스무트 화합물의 함유량이 지나치게 적으면, 소결성이 열화하고, 특히 저온 소결 시의 소결 밀도가 저하하는 경향이 있다. 또한, 소결성의 열화에 수반하여, 비저항(ρ)도 저하하는 경향이 있다. 비스무트 화합물의 함유량이 지나치게 많으면, 비저항(ρ)이 저하하는 경향이 있다.

코발트 화합물의 함유량은 주성분 100중량부에 대해 Co₃O₄환산으로 2.00∼10.00중량부이다. 코발트 화합물을 특정 범위 내에서 함유시키면, 주파수 특성이 향상되고, μ" 상승 주파수가 향상된다. 또한, 직류 중첩 특성도 향상된다. 즉, 직류 전류 중첩 시의 인덕턴스 저하가 작아진다. 코발트 화합물의 함유량이 지나치게 적으면, 주파수 특성이 악화되고, μ" 상승 주파수가 저하하는 경향이 있다. 또한, 비저항(ρ)도 저하하는 경향이 있다. 지나치게 많으면, 소결성이 열화하고, 특히 저온 소결 시의 소결 밀도가 저하하는 경향이 있다. 그 결과, 초기 투자율(μ_i)도 저하하는 경향이 있다. 또한, 초기 투자율(μ_i)의 온도 특성이 악화되는 경향이 있다.

또한, 본 실시형태에 관련된 페라이트 조성물에 있어서는, 중량 기준으로 Co₃O₄환산한 코발트 화합물의 함유량을, 중량 기준으로 SiO₂환산한 규소 화합물의 함유량으로 나눈 값(이하, Co/Si로 표기한다)이 5.5∼30.0이다.

상기 Co/Si의 한정은, 코발트 화합물의 함유량의 허용 범위가 규소 화합물의 함유량에 의해 증감하는 것을 나타내고 있다. 코발트 화합물의 함유량이 10.0중량부 이하라도, 규소 화합물의 첨가량이 적기 때문에, Co/Si가 30.0을 초과하는 경우에는 초기 투자율(μ_i)의 온도 특성이 악화되는 경향이 있다. 또한, 코발트 화합물의 함유량이 2.0중량부 이상이라도 Co/Si가 5.5를 하회하는 경우에는 비저항(ρ) 및 초기 투자율(μ_i)이 저하하는 경향이 있다. 또한, 동등한 투자율을 가지는 시료와 비교해서 주파수 특성이 저하하고, μ" 상승 주파수가 저하한다.

본 실시형태에 관련된 페라이트 조성물에 있어서는, 주성분의 조성 범위가 상기 범위로 제어되어 있는 것에 추가로, 부성분으로서 상기 규소 화합물, 비스무트 화합물 및 코발트 화합물이 모두 본 발명의 범위 내에서 함유되어 있다. 그 결과, 소결 온도를 저하시킬 수 있어, 일체 소성되는 내부 도체로서, 예를 들면 Ag 등의 비교적 저융점의 금속을 사용할 수 있다. 또한, 저온 소성에 의해 얻어지는 페라이트 소결체는 초기 투자율이 높고, 주파수 특성이 양호하고, 비저항(ρ)이 높고, 직류 중첩 특성이 양호하고, 온도 특성이 양호하다. 특히, 코발트 화합물과 규소 화합물의 상호작용에 의해 μ" 상승 주파수 및 초기 투자율(μ_i)의 온도 특성이 양호해진다.

또한, 규소 화합물, 비스무트 화합물 및 코발트 화합물 중 어느 것이 하나 이상이 함유되어 있지 않은 경우, 또는 함유량이 본 발명의 범위 밖인 경우에는 상기 효과는 충분히 얻어지지 않는다. 즉, 상기 효과는 규소 화합물, 비스무트 화합물 및 코발트 화합물이 동시에 특정량 함유된 경우에 비로소 얻어지는 복합적인 효과라고 생각된다.

또한, 본 실시형태에 관련된 페라이트 조성물은 상기 부성분과는 별도로, 추가로 Mn₃O₄ 등의 망간 산화물, 산화지르코늄, 산화주석, 산화마그네슘, 유리 화합물 등의 부가적 성분을 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서 함유해도 된다. 이들 부가적 성분의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 0.05∼10중량％ 정도이다.

또한, 본 실시형태에 관련된 페라이트 조성물에는 불가피적 불순물 원소의 산화물이 포함될 수 있다.

구체적으로는 불가피적 불순물 원소로는 C, S, Cl, As, Se, Br, Te, I나, Li, Na, Mg, Al, Ca, Ga, Ge, Sr, Cd, In, Sb, Ba, Pb 등의 전형 금속 원소나, Sc, Ti, V, Cr, Y, Nb, Mo, Pd, Ag, Hf, Ta 등의 천이 금속 원소를 들 수 있다. 또한, 불가피적 불순물 원소의 산화물은 페라이트 조성물 중에 0.05중량％ 이하 정도이면 함유되어도 된다.

본 실시형태에 관련된 페라이트 조성물은 페라이트 입자와, 이웃하는 결정 입자 사이에 존재하는 결정립계를 갖고 있다. 결정 입자의 평균 결정 입자경은 바람직하게는 0.2∼1.5㎛이다.

다음으로, 본 발명의 페라이트 조성물의 주파수 특성에 대해 설명한다.

본 발명의 페라이트 조성물의 주파수 특성은 고주파수까지 투자율을 유지할 수 있는지 여부를 나타낸다.

본 발명의 페라이트 조성물의 주파수 특성에 대해 설명하기 위해서, 일반적인 NiCuZn 페라이트에 대해, 주파수를 가로축에 취하고, 복소 투자율의 실부(μ')와 허부(μ")를 세로축에 취한 경우의 개략도를 도 3에 나타낸다.

저주파수 영역에서는 주파수를 변화시켜도 μ'는 대략 일정하고, μ"는 0 부근에서 대략 일정하다. 주파수를 상승시켜 특정 주파수 이상으로 하면 μ"가 0에서부터 상승하는 거동을 나타낸다. 본원에서는 μ">0.1이 되는 주파수를 μ" 상승 주파수로 한다.

μ" 상승 주파수 이상의 주파수 영역에서는 Q값이 저하하여, 인덕터로서의 사용이 곤란해진다. 따라서, 본 발명의 페라이트 조성물은 μ" 상승 주파수가 높을수록, 인덕터로서의 사용이 가능한 주파수의 상한이 높아진다. 본 발명의 페라이트 조성물은 μ" 상승 주파수가 높을수록 주파수 특성이 양호하다. 이하, μ" 상승 주파수를 f로 표기하는 경우가 있다.

다음으로, 본 실시형태에 관련된 페라이트 조성물의 제조 방법의 일례를 설명한다. 우선, 출발 원료(주성분의 원료 및 부성분의 원료)를 소정의 조성비가 되도록 칭량하고 혼합하여, 원료 혼합물을 얻는다. 혼합하는 방법으로서는, 예를 들면 볼 밀을 사용하여 행하는 습식 혼합이나, 건식 믹서를 사용하여 행하는 건식 혼합을 들 수 있다. 또한, 평균 입경이 0.05∼1.0㎛인 출발 원료를 사용하는 것이 바람직하다.

주성분의 원료로서는 산화철(α-Fe₂O₃), 산화구리(CuO), 산화니켈(NiO), 필요에 따라서 산화아연(ZnO), 혹은 복합 산화물 등을 사용할 수 있다. 또한, 그 외 소성에 의해 상기한 산화물이나 복합 산화물이 되는 각종 화합물 등을 사용할 수 있다. 소성에 의해 상기한 산화물이 되는 것으로서는, 예를 들면 금속 단체, 탄산염, 옥살산염, 질산염, 수산화물, 할로겐화물, 유기 금속 화합물 등을 들 수 있다.

부성분의 원료로서는 산화규소, 산화비스무트 및 산화코발트를 사용할 수 있다. 부성분의 원료가 되는 산화물에 대해서는 특별히 한정은 없고, 복합 산화물 등을 사용할 수 있다. 또한, 그 외 소성에 의해 상기한 산화물이나 복합 산화물이 되는 각종 화합물 등을 사용할 수 있다. 소성에 의해 상기한 산화물이 되는 것으로서는, 예를 들면 금속 단체, 탄산염, 옥살산염, 질산염, 수산화물, 할로겐화물, 유기 금속 화합물 등을 들 수 있다.

또한, 산화코발트의 일형태인 Co₃O₄는 보관이나 취급이 용이하고, 공기중에서도 가수(價數)가 안정되어 있는 점에서, 산화코발트의 원료로서 바람직하다.

다음으로, 원료 혼합물의 하소를 행하여, 하소 재료를 얻는다. 하소는 원료의 열분해, 성분의 균질화, 페라이트의 생성, 소결에 의한 초미분의 소실과 적절한 입자 사이즈로의 입성장을 일으켜, 원료 혼합물을 후공정에 적합한 형태로 변환하기 위해서 행해진다. 이러한 하소는 바람직하게는 500∼900℃의 온도에서, 통상 2∼15시간 정도 행한다. 하소는 통상 대기(공기)중에서 행하지만, 대기중보다 산소분압이 낮은 분위기에서 행해도 된다. 또한, 주성분의 원료와 부성분의 원료의 혼합은, 하소 전에 행해도 되고, 하소 후에 행해도 된다.

다음으로, 하소 재료의 분쇄를 행하여, 분쇄 재료를 얻는다. 분쇄는 하소 재료의 응집을 무너뜨려 적절한 소결성을 갖는 분체로 하기 위하여 행해진다. 하소 재료가 큰 덩어리를 형성하고 있을 때에는, 조분쇄(粗粉碎)를 행하고 나서 볼 밀이나 아트라이터 등을 사용하여 습식 분쇄를 행한다. 습식 분쇄는 분쇄 재료의 평균 입경이 바람직하게는 0.1∼1.0㎛ 정도가 될 때까지 행한다.

얻어진 분쇄 재료를 사용하여, 본 실시형태에 관련된 적층형 인덕터를 제조한다. 그 적층형 인덕터를 제조하는 방법에 대해서는 제한되지 않지만, 이하에서는 시트법을 사용한다.

우선, 얻어진 분쇄 재료를 용매나 바인더 등의 첨가제와 함께 슬러리화하여, 페이스트를 제조한다. 그리고, 이 페이스트를 사용하여 그린 시트를 형성한다. 다음으로, 형성된 그린 시트를 소정 형상으로 가공하고, 탈바인더 공정, 소성 공정을 거쳐, 본 실시형태에 관련된 적층형 인덕터가 얻어진다. 소성은, 코일 도체(5) 및 인출 전극(5a, 5b)의 융점 이하의 온도에서 행한다. 예를 들면, 코일 도체(5) 및 인출 전극(5a, 5b)이 Ag(융점 962℃)인 경우, 바람직하게는 850∼920℃의 온도에서 행한다. 소성 시간은 통상 1∼5시간 정도 행한다. 또한, 소성은 대기(공기)중에서 행해도 되고, 대기중보다 산소분압이 낮은 분위기에서 행해도 된다. 이렇게 하여 얻어지는 적층형 인덕터는 본 실시형태에 관련된 페라이트 조성물로 구성되어 있다.

이상, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이러한 실시형태에 전혀 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에 있어서 여러 가지 형태로 실시할 수 있는 것은 물론이다. 예를 들면, 도 2에 나타내는 LC 복합 전자 부품(10)에 있어서의 페라이트층(4)으로서, 본 발명의 페라이트 조성물을 사용해도 된다. 또한, 도 2에 있어서 부호 12로 나타내는 부분이 인덕터부이고, 부호 14로 나타내는 부분이 콘덴서부이다.

실시예

이하, 본 발명을 더욱 상세한 실시예에 근거하여 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되지 않는다.

우선, 주성분의 원료로서 Fe₂O₃, NiO, CuO, ZnO 를 준비했다. 부성분의 원료로서 SiO₂, Bi₂O₃, Co₃O₄를 준비했다.

다음으로, 준비한 주성분을, 소결체로서 표 1∼표 4에 기재된 조성이 되도록 칭량한 후, 볼 밀로 16시간 습식 혼합하여 원료 혼합물을 얻었다.

다음으로, 얻어진 원료 혼합물을 건조시킨 후에, 공기중에 있어서 500℃∼900℃에서 하소하여 하소분으로 했다. 하소분 및 부성분의 원료 분말을 강철제 볼 밀로 72시간 습식 분쇄하여 분쇄분을 얻었다.

다음으로, 이 분쇄분을 건조시킨 후, 분쇄분 100중량부에, 바인더로서의 6wt％ 농도의 폴리비닐알코올 수용액을 10.0중량부 첨가하고 조립하여 과립으로 했다. 이 과립을 가압 성형하고, 성형 밀도 3.20Mg/㎥가 되도록 토로이달 형상(치수=외경 13mm×내경 6mm×높이 3mm)의 성형체, 및 디스크 형상(치수=외경 12mm×높이 2mm)의 성형체를 얻었다.

다음으로, 이들 각 성형체를, 공기중에 있어서, Ag의 융점(962℃) 이하인 900℃에서 2시간 소성하여, 소결체로서의 토로이달 코어 샘플을 얻었다. 또한 샘플에 대하여 이하의 특성 평가를 행했다. 시험 결과를 표 1∼표 4에 나타낸다. 또한, 표 1∼표 4에 기재한 각 성분의 함유량은 각각 Fe₂O₃, NiO, CuO, ZnO, SiO₂, Co₃O₄, Bi₂O₃으로 환산한 값이다.

초기 투자율(μ _i )

토로이달 코어 샘플에 구리선 와이어를 10턴 감고, 임피던스 애널라이저(애질런트 테크놀러지사 제조 4991A)를 사용하여, 초기 투자율(μ_i)을 측정했다. 측정 조건으로서는 측정 주파수 1MHz, 측정 온도 25℃로 했다. 본 실시예에서는 초기 투자율(μ_i)은 1.5 이상인 경우를 양호로 했다.

주파수 특성(μ" 상승 주파수)

초기 투자율(μ_i)을 측정한 토로이달 코어 샘플에 대해서, 측정 주파수를 1MHz로부터 증가시키면서 μ"를 측정했다. μ"가 0.1을 초과했을 때의 주파수를 μ" 상승 주파수로 했다. μ" 상승 주파수(f)가 600MHz 이상인 경우를 주파수 특성이 양호로 했다.

비저항(ρ)

디스크 샘플의 양면에 In-Ga 전극을 도포하고, 직류 저항값을 측정하고, 비저항(ρ)을 구했다(단위 : Ω·m). 측정은 IR 미터(HEWLETT PACKARD사 제조 4329A)를 사용하여 행했다. 본 실시예에서는 비저항(ρ)이 10⁶Ω·m 이상인 경우를 양호로 했다.

초기 투자율(μ _i )의 온도 특성

실온 25℃를 기준으로 하고, 25℃∼125℃에 있어서의 초기 투자율(μ_i)의 변화율을 구했다. 본 실시예에서는 μ_i의 변화율이 ±30％ 이내인 경우를 양호로 했다.

표 1의 시료는 Co 및 Si 이외의 모든 조성을 본 발명의 범위 내에서 동일하게 하고, Si의 함유량을 0.33, 0.36 또는 0.40중량부로 고정한 후에, Co의 함유량만을 변화시킨 시료이다.

표 1로부터, 모든 주성분 및 부성분의 조성이 본 발명의 범위 내인 경우에는, 초기 투자율(μ_i), 비저항(ρ), 주파수 특성 및 초기 투자율(μ_i)의 온도 특성이 양호해졌다.

그것에 대해, 부성분으로서 Co의 함유량이 지나치게 적은 시료 1, 11 및 21은 주파수 특성 또는 비저항(ρ)이 바람직하지 않다. Co의 함유량은 본 발명의 범위 내이지만, Co/Si가 지나치게 작은 시료 22도 비저항(ρ)이 바람직하지 않다.

또한, Co의 함유량이 지나치게 많은 시료 7, 17 및 27은 초기 투자율(μ_i)의 온도 특성이 바람직하지 않다. 시료 27은 초기 투자율(μ_i)도 바람직하지 않다. 또한, Co의 함유량은 본 발명의 범위 내이지만, Co/Si가 지나치게 큰 시료 6도 초기 투자율(μ_i)의 온도 특성이 바람직하지 않다.

표 2의 시료는, Co 및 Si 이외의 모든 조성을 본 발명의 범위 내에서 동일하게 하고, Co의 함유량을 2.00, 4.80, 9.00 또는 10.00중량부로 고정한 후에, Si의 함유량만을 변화시킨 시료이다.

표 2로부터, 모든 주성분 및 부성분의 조성이 본 발명의 범위 내인 경우에는, 초기 투자율(μ_i), 비저항(ρ), 주파수 특성 및 초기 투자율(μ_i)의 온도 특성이 양호해졌다.

그것에 대해, 부성분으로서 Si의 함유량이 지나치게 적은 시료 31, 36, 41 및 46은 초기 투자율(μ_i)의 온도 특성이 바람직하지 않다. 또한, Si의 함유량은 본 발명의 범위 내이지만, Co/Si가 지나치게 큰 시료 47도 초기 투자율(μ_i)의 온도 특성이 바람직하지 않다.

또한, Si의 함유량이 지나치게 많은 시료 50은 초기 투자율(μ_i) 및 비저항(ρ)이 바람직하지 않다. 또한, Si의 함유량은 본 발명의 범위 내이지만, Co/Si가 지나치게 작은 시료 22, 40 및 45는 비저항(ρ)이 바람직하지 않다. 시료 40 및 45는 초기 투자율(μ_i)도 바람직하지 않다.

표 3의 시료는 시료 12로부터 주성분의 함유량을 변화시킨 시료이다.

표 3으로부터, 모든 주성분 및 부성분의 조성이 본 발명의 범위 내인 경우에는, 초기 투자율(μ_i), 비저항(ρ), 주파수 특성 및 초기 투자율(μ_i)의 온도 특성이 양호해졌다.

이것에 대하여, 주성분의 함유량이 본 발명의 범위 밖인 비교예는, 비저항(ρ), 주파수 특성, 초기 투자율(μ_i)의 온도 특성 및/또는 초기 투자율(μ_i)이 바람직하지 않은 값이 되었다.

표 4의 시료 91∼95는 Bi 이외의 조성을 시료 12와 동일하게 하고, Bi의 함유량만을 변화시킨 시료이다. 또한, 표 4의 시료 12 및 91∼95에 대해서는 소결성을 확인하기 위해서 상대 밀도의 측정도 행했다.

상대 밀도의 측정은 디스크 형상으로 성형하여 얻어진 소결체에 대해, 소성 후의 소결체의 치수 및 중량으로부터 소결체 밀도를 산출하고, 이론 밀도에 대한 소결체 밀도를 상대 밀도로서 산출했다. 본 실시예에서는 상대 밀도는 95％ 이상을 양호로 했다.

표 4로부터, 모든 주성분 및 부성분의 조성이 본 발명의 범위 내인 경우에는, 초기 투자율(μ_i), 비저항(ρ), 상대 밀도(소결성), 주파수 특성 및 초기 투자율(μ_i)의 온도 특성이 양호해졌다.

이것에 대하여, Bi의 함유량이 지나치게 적은 시료 91은 상대 밀도가 낮아졌다. 즉, 시료 91은 소결성이 극단적으로 저하했다. 그 결과, 초기 투자율(μ_i) 및 비저항(ρ)이 바람직하지 않은 값이 되었다. 또한, Bi의 함유량이 지나치게 많은 시료 95는 비저항(ρ)이 악화되었다.

1 : 적층형 인덕터
2 : 소자
3 : 단자 전극
4 : 적층체
5 : 코일 도체
5a, 5b : 인출 전극
10 : LC 복합 전자 부품
12 : 인덕터부
14 : 콘덴서부

Claims

주성분과 부성분을 갖는 페라이트 조성물로서,
상기 주성분이, 산화철을 Fe₂O₃ 환산으로 18∼30몰％, 산화구리를 CuO 환산으로 4∼14몰％, 산화아연을 ZnO 환산으로 0∼6몰％, 잔부가 산화니켈로 구성되고,
상기 주성분 100중량부에 대해 상기 부성분으로서, 규소 화합물을 SiO₂ 환산으로 0.30∼1.83중량부, 코발트 화합물을 Co₃O₄ 환산으로 2.00∼10.00중량부, 비스무트 화합물을 Bi₂O₃환산으로 1.00∼3.00중량부 함유하고,
Co₃O₄ 환산한 상기 코발트 화합물의 함유량을, SiO₂환산한 상기 규소 화합물의 함유량으로 나눈 값이 5.5∼30.0인 것을 특징으로 하는 페라이트 조성물.
청구항 1에 기재된 페라이트 조성물로 구성되는 페라이트 소결체를 갖는 전자 부품.