WO2005006359A1 - 磁性素子 - Google Patents

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Tsutomu Inuzuka
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Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a magnetic element used in various electronic devices. Background art
  • magnetic ferrites such as spinel type ferrite mainly composed of iron oxide, zinc oxide, nickel oxide, manganese oxide and magnesium oxide have been used as magnetic core materials in magnetic elements for electronic circuits.
  • the above-mentioned magnetic core material can be adjusted from the low frequency circuit by adjusting the compounding ratio of the main component and the addition amount of the subcomponent based on the Mn-Zn ferrite, Ni-Zn ferrite and Mg ferrite. It is used in magnetic elements used in electronic circuits up to around 0 0 MHz.
  • the magnetic elements used in these electronic circuits realize various characteristics using the complex permeability- ⁇ " ⁇ ⁇ i ( ⁇ ': permeability, ⁇ ": loss component) of the magnetic ferrite used for the magnetic core. There is.
  • a hexagonal ferrite containing iron oxide, barium oxide and strontium oxide as main components has recently been used for electronic circuits in a band exceeding 200%.
  • a magnetic element having a magnetic core is used.
  • a magnetic element according to the present invention comprises a magnetic ferrite fired body obtained by firing a mixed powder containing iron oxide, cobalt oxide and zinc oxide as main components, and a conductor core formed on the fired body.
  • a magnetic element characterized by comprising: an insulator covering at least the conductor coil; and a plurality of external electrodes connected to the conductor coil, wherein the magnetic element can be used in a high frequency region of 1 GH z or higher.
  • FIG. 1 is a perspective view of a insulator used for a magnetic element according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a partially cutaway perspective view of the inductance element in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a structural view of lamination of an impedance element as a magnetic element in a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view of an impedance element as a magnetic element in a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a perspective view of a ring-shaped core as a magnetic element in a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a partially cutaway perspective view of a common mode noise filter as a magnetic element in a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is an external view of a ferrite core as a magnetic element in a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a partially cutaway perspective view of an antenna element as a magnetic element in a fourth embodiment of the present invention.
  • Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIG. 1 and FIG.
  • FIG. 1 is a view for explaining the structure of a insulator used for an inductance element as a magnetic element according to the first embodiment of the present invention.
  • Fig. 2 shows an event using this ladder. It is a figure explaining the structure of an element.
  • Table 1 shows the compositions of the magnetic ferrite used in the sample and the comparative example in the first embodiment.
  • the inductance element described in the first embodiment of the present invention includes a insulator 1 made of magnetic ferrite having each composition shown in Table 1, a conductor coil 2 made of copper, silver or the like formed on the surface of the glass 1. Have. Furthermore, on the surface of the conductor coil 2, an insulator layer 3 made of resin or the like is provided, and two external electrodes 4 connected to both ends of the conductor coil 2 are provided.
  • iron oxide powder, zinc oxide powder and cobalt oxide powder which are the starting materials for magnetic ferrite, are compounded at the composition ratio shown in Table 1, and an appropriate amount of pure water is added thereto and mixed using a pole mill. Dry at 0 ° C to obtain a mixed powder.
  • the mixed powder is calcined at 900 ° C., and pulverized using a planetary ball mill planetary bal mi 11 until the maximum particle size becomes 8 m or less to obtain a calcined powder of ferrite calcined powder.
  • An appropriate amount of P VA (polyvinyl alcohol) aqueous solution is added to this ferrite calcined powder and kneaded to prepare granulated powder having an average particle diameter of about 200 microns ( ⁇ ).
  • the granulated powder is filled in a mold and then formed under a predetermined forming condition, and then fired at a temperature at which the sintered body becomes dense, for example, 120 ° C. to 130 ° C. Obtain dumplings 1 by.
  • a conductor coil 2 is formed on the insulator 1 using a winding or the like, and then an insulator layer 3 is formed using an insulating resin or an insulating inorganic material, to obtain the inductance element shown in FIG. Obtained (Examples 1 to 1 1).
  • Example 1 48 45.5 6.5 4.0 2.5
  • Example 2 50 47 3 3.1 2.6
  • Example 3 50 42 8 4.5 2.3
  • Example 4 45 52 3 3.4 2.6
  • Example 5 44 42 14 3.4 2.6
  • Example 6 Ferricai 42 52 6 3.4 2.6 Example 7 42 44 14 3.4 2.6 Example 8 48 41 11 3.2 2.7 Example 9 42 55 3 3.0 2.8 Example 10 42 42 16 3.2 3.2 Example 11 11 49 10 3.2 2.7 Comparative Example 1 Alumina-II 2.0 3.2 H
  • the inductance element of Comparative Example 2 has a frequency at which the maximum Q value is about 0.8 GH z, and the loss is large at frequencies of 1 GH z or more, and it can not be used in the GH z band.
  • the frequency showing the maximum Q value is The numbers are all 2 to 3 GH z, and it can be seen that this is an inductance element that can be used in the GH z band.
  • the blending ratio of iron oxide be 5 O mo 1% or less, since the Q value tends to decrease when the content of Fe increases more than 5 O mo 1% under Fe 2 O 3 conversion. In addition, since the zinc oxide content tends to decrease when the blending ratio is less than 3 mo 1%, 3 mo 1% or more is desirable.
  • oxides valence also is properly carbonated product, e.g. C o 0, C o 2 0 3, C 03O4, C o C 0 3
  • C o 0, C o 2 0 3 C 03O4, C o C 0 3
  • the forceps 1 can be produced by laminating green sheets and cutting or punching them to a desired size to obtain the same effect.
  • the conductor coil 2 is not formed by a winding, but is formed on the entire surface using plating technology or thin film technology, and the same effect can be obtained by forming a spiral coil using a laser cut or a grindstone in a spiral shape. You can get
  • a magnetic material may be mixed and used in the insulator layer 3, and with such a configuration, the inductance value can be further improved. It is preferable to use the powder of the magnetic ferrite according to the present invention as the magnetic material contained in the insulator layer 3. Furthermore, the larger the particle diameter of the magnetic ferrite powder, the larger the Q value.
  • the inductance element shown in FIG. 1 by using the glass 1 using magnetic ferrite mainly composed of iron oxide, cobalt oxide and zinc oxide as a magnetic core, in a high frequency region of GH z or higher
  • An inductance element that can be used can be realized.
  • the permeability of the magnetic ferrite is larger, the inductance value can be designed to be larger, and the size can be reduced.
  • the Q value can be increased as the loss component ⁇ "of the magnetic ferrite used is smaller, the higher the Q value in the used frequency band, the better the high frequency inductance element can be provided. .
  • FIGS. 3 and 4 are diagrams for explaining the structure of an impedance element as a magnetic element in the second embodiment of the present invention.
  • the impedance element shown in the second embodiment of the present invention has a magnetic ferrite 6 formed by laminating a conductor 5 such as platinum or palladium and a green sheet of magnetic ferrite so as to sandwich the conductor 5 from above and below. There is. Furthermore, at both ends of the magnetic ferrite 6, there are two external electrodes 7 connected to both ends of the conductor 5 formed inside.
  • the magnetic ferrite 6 is an insulator.
  • the impedance element used as a noise reduction component is realized by covering the conductor 5 which is a signal line with the magnetic ferrite 6.
  • the rapidly increasing frequency of the loss component ju "of the magnetic ferrite 6 is taken as the cut-off frequency, and the impedance value of the impedance element is selectively increased at frequencies higher than that, so it has a frequency component higher than the cut-off frequency.
  • the impedance value can be designed to be larger, which is an excellent impedance element.
  • Iron oxide, zinc oxide and cobalt oxide are compounded in the proportions shown in Table 2, an appropriate amount of pure water is added thereto, mixed using a pole mill, and dried by 120 to obtain a mixed powder.
  • the mixed powder was calcined at 900 ° C., and pulverized using a planetary ball mill until the maximum particle size became 8 m or less to obtain a calcined powder of ferrite.
  • An appropriate amount of petital resin and butyl acetate are added to the calcined ferrite powder, and the resultant is sufficiently dispersed using a pole mill to obtain a ferrite slurry.
  • a ferrite green sheet is obtained from the thus-produced ferrite slurry using a doctor blade method.
  • the pattern of the conductor 5 is printed and formed using Pt paste on this feri green sheet.
  • a plurality of ferrite green sheets on which the pattern of the conductor 5 is printed and a ferrite green sheet on which the conductor 5 is not printed are laminated so as to have a desired thickness, and then cut into individual pieces Thus, a chip-shaped molded article is obtained.
  • the molded product is fired at 120 ° C. to 1300 ° C. to obtain a sintered body of magnetic ferrite 6 in which the conductor 5 is formed in the inner layer.
  • the power-off frequency (that is, the frequency at which the impedance is 10 ⁇ ) is higher than that in Comparative Example 3 and that it is used as a noise filter for the GH z band.
  • the impedance element is an excellent impedance element because the impedance value is increased because the magnetic permeability ⁇ 'of the magnetic ferrite to be used is increased.
  • the mixing ratio of the iron oxide, the formulation of F e 2 ⁇ 3 under 5 O mo 5 O mo 1% or less is preferable because there are many becomes the tendency of the impedance value becomes smaller than 1% in terms of, or zinc oxide
  • the ratio is preferably 3 mo 1% or more, because the impedance value tends to decrease when the ratio is less than 3 mo 1%.
  • Example 12 (ol%) GHz ⁇ Example 12 48 45.5 6.5 1.3 90
  • Example 13 50 47 3 1.3
  • Example 14 50 42 8 1.2 95
  • Example 15 45 52 3 1.3
  • Example 16 44 42 14 1.3 85
  • Example 17 Ferri 42 42 6 6 1.3 85
  • Example 18 42 44 14 1.3 85
  • Example 19 48
  • 41 11 1.4
  • Example 21 42
  • 42 16 1.4
  • Example 22 41
  • 49 10 1.4 82
  • the Pt pattern of the conductor coil 5 formed inside may be other than a meander shape, and a coil may be formed in a spiral shape by laminating a ferrite green sheet through a via.
  • this interval is preferably 200 / im It is most preferable that there is more than one.
  • the material forming the conductor coil 5 may be P d or an alloy of P t and P d, but in order to increase the conductivity, P t or Pd is preferable.
  • 5 and 6 illustrate a common mode noise filter as a magnetic element of the present invention.
  • the common mode noise filter shown in the third embodiment has a ring-shaped core 9 made of magnetic ferrite, and two conductor coils 10A formed on the surface and made of copper or silver. , 10B. Furthermore, on the surfaces of the two conductor coils 10 A and 10 B, there are provided an insulator layer 11 made of resin or the like, and four external electrodes 12 connected to the terminals of the two conductor coils 10 A and 10 B. ing.
  • a common mode noise filter used for differential signaling lines of general electronic circuits has a structure in which two conductor coils 10A and 10B are wound in the same direction on a ring-shaped core 9 of a magnetic ferrite.
  • the magnetic coupling of the two differential transmission lines can be enhanced and the common mode component can be removed by using the magnetic permeability of the magnetic ferrite used for the structure.
  • the smaller the loss component of the magnetic ferrite used at this time the smaller the loss of the differential mode, that is, the loss of the signal level to be transmitted, and an excellent common mode noise filter can be obtained.
  • the magnetic ferrite of the present invention as the ring-like core 9 in this configuration, a common mode noise filter that can be used in the GHz band can be realized.
  • granulated powder of ferrite calcined powder having an average particle diameter of 200 microns is produced through the same process as in Embodiment 1 and having a blending ratio of the ratio shown in Table 3.
  • the granulated powder is formed into a ring, and fired at 1200 to 1300 ° C. to obtain a ring-shaped core 9.
  • the ring-shaped core 9 is double wound in the same direction to form two conductor coils
  • an insulator layer 11 is formed by resin mold molding, and an external electrode 12 is formed which is connected to the terminals of the two conductor coils 10 A, 10 B.
  • the common mode noise filter shown in FIG. 6 was produced (Examples 2 to 3 3).
  • the hexagonal ferrite was used as the material of the ring-shaped core 9 and the proportions shown in Table 3 were as follows.
  • Table 3 shows the characteristics of the obtained common mode noise filter.
  • Example 24 48 45.5 6.5 0.8 Example 24 50 47 3 0.78 Example 25 50 42 8 0.84 Example 26 45 52 3 0.78 Example 27 44 42 14 0.78
  • Example 28 Ferai 42 42 6 6 0.78
  • Example 29 42 44 14 0.78
  • Example 30 48 41 1 1 0.78
  • Example 31 42 55 3 0.76
  • Example 32 42 16 0.77
  • the iron oxide content ratio tends to decrease as the Fe 2 O 3 conversion becomes greater than 5 O mo 1%, since the bonding coefficient tends to be less than 50 mo 1%, and the zinc oxide content ratio is preferably If the ratio is less than 3 mo 1%, the coupling coefficient decreases, so 3 mo 1% or more is desirable.
  • ring-shaped core 9 with a winding is molded with insulator layer 11 to realize surface mounting
  • two conductor coils 10 A and 10 B are directly connected without resin molding. Similar effects can be obtained by connecting to a substrate or the like.
  • the antenna element shown in the fourth embodiment includes: a ferrite core 13 made of magnetic ferrite; and a conductor coil 14 made of copper or silver formed on the surface of the ferrite core 13; An insulator layer 15 made of resin or the like is provided on the surface of the conductor coil 14.
  • the antenna element shown in the fourth embodiment will be described in detail while the manufacturing method thereof will be described below.
  • granulated powder of ferrite calcined powder having the proportions shown in Table 4 is obtained through the same process as in Embodiment 1.
  • the granulated powder is formed into a rod shape, fired at 120 to 130 and then cut into the shape shown in FIG. 7 to obtain a ferrite core 13 of the antenna element.
  • a metal having a low resistance such as copper or silver is formed on the entire surface of the ferrite core 13 by a plating method or the like, and then the formed metal is laser-cut in a helical manner to form a conductor coil 14.
  • the antenna elements of Examples 3 to 4 are obtained by resin-molding the ferrite core 1 3 on which the conductor coil 14 is formed and covering it with the insulator layer 15. Made.
  • Comparative Example 5 is an antenna element using a resin having a similar shape as a core
  • Comparative Example 6 is an antenna element using hexagonal ferrite as a ferrite core 13.
  • the radiation loss of the obtained antenna element and the size effect of the antenna element when the size of the antenna element having a resin core is set to 100 are compared and shown in Table 4.
  • Example 39 Ferai 42 52 6 83 -1.7 Example 40 42 44 14 83 -1.9 Example 41 48 41 11 83 -1.9 Example 42 42 55 3 82 -1.9 Example 42 42 42 16 83 -1.7 Example 44 41 49 10 83 -1.9 Comparative Example 5 Resin One hundred 100 -0.5
  • the antenna element having the hexagonal ferrite as the ferrite core 13 has a large radiation loss, and the size of the antenna element could not be determined accurately.
  • the iron oxide content is preferably 5 Omo 1% or less because the loss increases when the content of iron oxide is more than 5 Omo 1% under Fe 2 O 3 conversion, and the iron oxide content is 3 m o 1 If it is smaller than 3%, the effect of reducing the size is reduced.
  • the oxide or oxides subcomponent different valences added as a raw material component also may properly carbonate such as, for example Co O, similar be any of Co 2 0 3, C03O4, C o C0 3 It has been confirmed that the effect can be obtained.
  • connection to the circuit may be soldering or caulking, but by forming the connection portion into a screw shape, it is more preferable because the connection strength can be secured.
  • a powder press method using a split mold can be used besides the cutting method.
  • Ag, Cu, Au, A 1, Ni, Pt, Pd and the like are used, and in particular, Ag and Cu having high conductivity are more preferable.
  • the method of forming the conductor coil 14 can obtain the same effect even by a method of winding a wire or a method of punching a metal sheet into a coil.
  • a thin film of nonmagnetic material may be formed between the surface of the ferrite core 13 and the conductor coil 14.
  • the antenna element may be covered with a resin mold or a cap of a resin molded product.
  • the present invention relates to a magnetic element using magnetic ferrite containing iron oxide, cobalt oxide and zinc oxide as main components, and can be used in an electronic circuit used in the GH z band.
  • a magnetic element can be provided.

Abstract

酸化鉄、酸化コバルトおよび酸化亜鉛を主成分とする磁性フェライトと、磁性フェライト上に形成した導体コイルと、導体コイルを覆う絶縁体と、導体コイルに接続される複数の外部電極を有する磁性素子であって、高周波特性に優れた磁性素子を提供する。

Description

明細書
磁性素子 技術分野
本発明は各種電子機器に用いられる磁性素子に関するものである。 背景技術
従来から、 酸化鉄、 酸化亜鉛、 酸化ニッケル、 酸化マンガン、 酸化マグネシゥ ムを主成分としたスピネル型フェライトなどの磁性フェライトは、 電子回路用の 磁性素子における磁芯材料として用いられている。 上記磁芯材料は、 M n— Z n フェライト、 N i _ Z nフェライ卜、 M gフェライトを基本に主成分の配合比率 や副成分の添加量の調整を行うことにより、 低周波回路から 2 0 0 MH z前後ま での電子回路に用いられる磁性素子に用いられている。 これらの電子回路に用い られる磁性素子は磁芯に用いられる磁性フェライトの複素透磁率 - μ"χ i (μ' :透磁率、 μ" :損失成分) を利用してさまざまな特性を実現している。
さらに、 特開平 5— 3 6 5 1 7号公報が例示するように、 最近では 2 0 0 ΜΗ ζを超える帯域の電子回路には酸化鉄、 酸化バリウム、 酸化ストロンチウムを主 成分とした六方晶フェライトを磁芯とした磁性素子が用いられている。
しかしながら、 従来の磁性フェライトの場合、 1 GH z未満の周波数で損失成 分 'が急激に増大するため、 従来の磁性フェライトを磁芯に用いた磁性素子の使 用限界は 1 GH z迄である。 一方、 これらの磁性素子を用いる電子機器のデジ夕 ル化に伴う高周波化技術の進展は著しい。 従って、 高速大容量の信号を処理する ためにはより高周波ィ匕に対応できる部品の実現が不可欠である。 発明の開示
本発明の磁性素子は、 酸化鉄、 酸化コバルトおよび酸化亜鉛を主成分とする混 合粉を焼成してなる磁性フェライト焼成体と、 前記焼成体上に形成される導体コ ィルと、 少なくとも前記導体コイルを覆う絶縁体と、 前記導体コイルに接続され る複数の外部電極を有することを特徴とする磁性素子であり、 1 GH z以上の高 周波領域で使用できる磁性素子を提供するものである。 図面の簡単な説明
図 1は本発明の実施の形態 1における磁性素子に用いる碍子の斜視図。
図 2は本発明の実施の形態 1におけるィンダクタンス素子の一部切り欠き斜視 図。
図 3は本発明の実施の形態 2における磁性素子としてのインピーダンス素子の 積層の構造図。
図 4は本発明の実施の形態 2における磁性素子としてのインピーダンス素子の 斜視図。
図 5は本発明の実施の形態 3における磁性素子としてのリング状コアの斜視図。 図 6は本発明の実施の形態 3における磁性素子としてのコモンモードノイズフ ィル夕の一部切り欠き斜視図。
図 7は本発明の実施の形態 4における磁性素子としてのフェライトコアの外観 図。
図 8は本発明の実施の形態 4における磁性素子としてのアンテナ素子の一部切 り欠き斜視図。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の磁性素子について実施の形態および図面を用いて説明する。
(実施の形態 1 )
本発明の実施の形態 1について図 1、 図 2により説明する。
図 1は本発明の実施の形態 1における磁性素子としてのィンダクタンス素子に 用いる碍子の構造を説明する図である。 図 2はこの碍子を用いたィンダク夕ンス 素子の構造を説明する図である。 また、 表 1には、 実施の形態 1で用いた試料及 び比較例の磁性フェライ卜の組成を示す。
本発明の実施の形態 1で説明するインダクタンス素子は、 表 1に示す各組成を 有する磁性フェライトにより構成される碍子 1と、 硝子 1の表面に形成される銅 もしくは銀などからなる導体コイル 2を有する。 更に、 この導体コイル 2の表面 には樹脂などからなる絶縁体層 3を有し、 この導体コイル 2の両端と接続する二 つの外部電極 4を有する。
以下にその製造方法についての具体的な説明と、 作製されたィンダクタンス素 子の構造、 およびその電気特性について詳述する。
磁性フヱライトの出発原料である市販の酸化鉄粉と酸化亜鉛粉と酸化コバルト 粉を表 1に示す組成比で配合し、 これに純水を適量加え、 ポールミルを用いて混 合した後、 1 2 0 °Cで乾燥して混合粉を得る。 この混合粉を 9 0 0 °Cで仮焼した 後、 遊星ボールミル planetary bal l mi 11を用いて最大粒径が 8 m以下になる まで粉碎してフェライト仮焼粉 calcined powderを得る。 このフェライト仮焼粉 に P VA (ポリビニルアルコール) 水溶液を適量添加して混練することにより平 均粒径 2 0 0ミクロン (μπι) 程度の造粒粉 granulat ing powderを作製する。 次に、 この造粒粉を金型内に充填した後、 所定の成形条件にて成形した後、 焼 成体が緻密になる温度、 例えば 1 2 0 0〜1 3 0 0 °Cで焼成することにより碍子 1を得る。
次に、 この碍子 1に巻線などを用いて導体コィル 2を形成し、 その後、 絶縁性 樹脂あるいは絶縁性無機材料を用いて絶縁体層 3を形成することにより、 図 2に 示すインダクタンス素子を得た (実施例 1〜1 1 ) 。
比較のために、 硝子 1の材料としてアルミナを用いたインダクタンス素子 (比 較例 1 ) と、 六方晶フェライトを用いたインダクタンス素子 (比較例 2 ) を作製 した。 これらのインダクタンス素子の特性を表 1に示す。 インダク 周波数
Fe203 CoO ZnO
夕ンス値 (GHz) nH at Qの
(Mol %)
at 2GHz 最大値 実施例 1 48 45.5 6.5 4.0 2.5 実施例 2 50 47 3 3.1 2.6 実施例 3 50 42 8 4.5 2.3 実施例 4 45 52 3 3.4 2.6 実施例 5 44 42 14 3.4 2.6
CoZn
実施例 6 フェライ卜 42 52 6 3.4 2.6 実施例 7 42 44 14 3.4 2.6 実施例 8 48 41 11 3.2 2.7 実施例 9 42 55 3 3.0 2.8 実施例 10 42 42 16 3.2 2.7 実施例 11 41 49 10 3.2 2.7 比較例 1 アルミナ ― 一 一 2.0 3.2 ハ in
比較例 2 一 一 一 4.0 0.8
フェライ卜 表 1の結果より、 実施例 1〜1 1を比較例 1と比較すると、 用いる磁性フェラ ィトの透磁率 が大きくなるためインダクタンス値が大きくなつており、 高周 波回路におけるィンダク夕ンス素子として大きな特性改善が認められた。
また、 比較例 2のインダクタンス素子は Q値の最大を示す周波数が 0 . 8 GH z前後であり、 1 GH z以上の周波数では損失が大きくなり GH z帯で使用でき ない。 これに対して、 実施例 1〜1 1の何れについても、 Q値の最大を示す周波 数はすべて 2〜3 GH zであり、 GH z帯での使用が可能なィンダクタンス素子 であることがわかる。
なお、 酸化鉄の配合比は、 F e 203換算下で 5 O m o 1 %よりも多くなると Q 値が減少する傾向があるため 5 O m o 1 %以下が望ましい。 また酸化亜鉛の配合 比は、 3 m o 1 %よりも少なくなるとィンダクタンス値が減少する傾向があるの で 3 m o 1 %以上が望ましい。
また、 成分の原料となる酸化物や添加した副成分が価数の異なる酸化物もしく は炭酸物、 例えば C o 0, C o203, C 03O4, C o C 03のいずれであっても 同様な効果が得られることを確認している。
また、 碍子 1は造粒粉体を用いて圧縮成形する方法以外でも、 グリーンシート を積層し、 所望のサイズに切断もしくは打ち抜きにより作製しても同様の効果が 得られる。
また、 導体コイル 2の形成においても巻線ではなく、 全面にめっき技術或いは 薄膜技術を用いて形成した後、 らせん状にレーザーカツトあるいは砥石を用いて スパイラル状のコイルを形成しても同様の効果を得ることができる。
また、 絶縁体層 3の中に磁性材料を混合して用いても良く、 このような構成と することによりィンダク夕ンス値をさらに向上することができる。 この絶縁体層 3の中に入れる磁性材料は本発明による磁性フェライトの粉末を用いることが好 ましい。 さらに、 この磁性フェライトの粉末の粒子径は大きいほど Q値が大きく なることから、 4 以上とすることが最も好ましい。
このように、 酸化鉄、 酸化コバルトおよび酸化亜鉛を主成分とした磁性フェラ ィト用いた硝子 1を磁芯として用い、 図 1に示すインダクタンス素子を構成する ことにより、 GH z以上の高周波域で用いることができるィンダクタンス素子を 実現することができる。 加えて、 所望のインダクタンス値の実現、 あるいはイン ダクタンス値の増大、 若しくは、 素子の小型化を実現することができる。 そして、 この磁性フヱライトの透磁率 が大きいほどィンダク夕ンス値を大きく設計す ることが出来、 サイズを小型化することができる。 また、 用いる磁性フェライトの損失成分 μ"が小さいほど Q値を大きくするこ とができるので使用する周波数帯域での Q値が大きいほど優れた高周波用のイン ダク夕ンス素子を提供することができる。
(実施の形態 2 )
本発明の実施の形態 2を図 3、 図 4を用いて説明する。
図 3および図 4は本発明の実施の形態 2における磁性素子としてのインピーダ ンス素子の構造を説明する図である。
本発明の実施の形態 2に示すインピーダンス素子は、 白金やパラジウムなどの 導体 5と、 導体 5を上下から挟むように磁性フェライ卜のグリーンシートなどを 積層して形成した磁性フェライト 6を有している。 更に、 この磁性フェライト 6 の両端には、 内部に形成された導体 5の両端と接続される二つの外部電極 7を有 している。 なお、 この磁性フェライト 6は絶縁体である。
ノイズ対策部品として用いられるインピ一ダンス素子は信号ラインである導体 5を磁性フェライト 6で覆うことにより実現している。 この磁性フェライト 6の 損失成分 ju"の急激に増大する周波数をカットオフ周波数とし、 それ以上の周波 数でインピーダンス素子のインピーダンス値が選択的に大きくなるため、 カツト オフ周波数よりも高い周波数成分を持つノイズが除去される。 このとさ、 磁性フ ェライト 6の透磁率 が大きいほどインピーダンス値を大きく設計することが でき、 優れたインピーダンス素子である。
以下に、 実施例 1 2〜2 2に関して、 製造方法についての具体的な説明と、 作 製されたインピーダンス素子の構造、 およびその電気特性について詳述する。 酸化鉄、 酸化亜鉛および酸化コバルトを、 表 2で示す割合で配合し、 これに純 水を適量加え、 ポールミルを用いて混合した後、 1 2 0 で乾燥して混合粉を得 る。 この混合粉を 9 0 0 °Cで仮焼した後、 遊星ポールミルを用いて最大粒径が 8 m以下になるまで粉碎してフェライト仮焼粉を得た。 このフェライト仮焼粉に、 プチラール樹脂と酢酸ブチルを適量加えてポールミルを用いて十分に分散させて フェライトスラリーを得る。 次に、 このようにして作製したフェライトスラリーから、 ドクターブレード法 を用いてフェライ卜グリーンシートを得る。 このフェライ卜グリーンシートの上 に P tペーストを用いて導体 5のパターンを印刷形成する。 この導体 5のパター ンを印刷形成したフェライ卜グリーンシートと、 導体 5を印刷形成していないフ エライトグリーンシ一卜を所望の厚みになるように複数枚積層し、 その後、 個片 に切断してチップ状の成形品を得る。 この成形品を 1 2 0 0〜1 3 0 0 °Cで焼成 することにより、 導体 5を内層に形成した磁性フェライト 6の焼結体を得る。 こ の磁性フヱライト 6の焼結体の両端に導体 5の両端部と接続する二つの外部電極 7を形成することにより図 4に示すインピーダンス素子を完成することができる。 比較 3は、 六方晶フェライトを用いてインピーダンス素子を作製したものであ る。 このようにして得られたインピーダンス素子の電気特性を表 2に示す。
表 2の結果より、 実施例 1 2〜 2 2は、 比較例 3に対して力ットオフ周波数 (すなわち、 インピーダンスが 1 0 Ωとなる周波数) が高く、 GH z帯用のノィ ズフィルタとして用いることのできるインピーダンス素子であり、 用いる磁性フ ェライ卜の透磁率 μ'が大きくなるためにインピ一ダンス値が大きくなることか ら優れたインピ一ダンス素子であることがわかる。
なお、 酸化鉄の配合比は、 F e 23換算下で 5 O m o 1 %よりも多くなると インピーダンス値が小さくなる傾向があるため 5 O m o 1 %以下が望ましく、 ま た酸化亜鉛の配合比は、 3 m o 1 %よりも少なくなるとインピ一ダンス値が小さ くなる傾向があるため 3 m o 1 %以上が望ましい。
カツトオフ インピーダ
Fe203 CoO ZnO
周波数 ンス値
( ol %) GHz Ω 実施例 12 48 45.5 6.5 1.3 90 実施例 13 50 47 3 1.3 81 実施例 14 50 42 8 1.2 95 実施例 15 45 52 3 1.3 85 実施例 16 44 42 14 1.3 85
CoZn
実施例 17 フェライ卜 42 52 6 1.3 85 実施例 18 42 44 14 1.3 85 実施例 19 48 41 11 1.4 82 実施例 20 42 55 3 1.4 81 実施例 21 42 42 16 1.4 82 実施例 22 41 49 10 1.4 82
ハ /ise
比較例 3 一 ― 一 0.5 30
フェライ卜 また、 内部に形成する導体コイル 5の P tパターンはミアンダ形状以外でもよく、 ビアを通じてフェライトグリーンシートを積層することにより、 らせん状にコィ ルを形成してもよい。 その場合、 らせん状の導体コイル 5の端部と外部電極 7間 の距離力 S短いとインピーダンス値が低下してしまうので、 この間隔を広く取るこ とが望ましく、 この間隔が 2 0 0/im以上あることが最も好ましい。
また、 導体コイル 5を形成する材料は P dもしくは P tと P dの合金でもよい が、 導電率を大きくするためには P tもしくは Pdが好ましい。 (実施の形態 3)
本発明の実施の形態 3について図 5、 図 6を用いて説明する。
図 5、 6は本発明の磁性素子としてのコモンモードノイズフィルタを説明する 図である。
図 5および図 6に示すように、 実施の形態 3に示すコモンモ一ドノィズフィル 夕は、 磁性フェライトからなるリング状コア 9と、 その表面に形成され銅もしく は銀などからなる二つの導体コイル 10A、 10Bを有している。 更に、 この二 つの導体コイル 10 A、 10 Bの表面には樹脂などからなる絶縁体層 11と、 こ の二つの導体コイル 10 A、 10Bの端子と接続される四つの外部電極 12を有 している。
一般の電子回路の差動伝送ライン differential signaling lineに用いられる コモンモードノィズフィルタは、 磁性フェライ卜のリング状コア 9に 2本の導体 コイル 10A、 10Bを同一方向に巻きつけた構造である。 このような構造にす ることにより、 これに用いる磁性フェライトの透磁率 を利用して 2本の差動 伝送ラインの磁気結合を高めてコモンモード成分を除去することが出来る。 この とき用いる磁性フェライトの損失成分 が小さいほどディファレンシャルモ一 ドの損失、 すなわち伝えるべき信号レベルの損失が小さくなり、 優れたコモンモ —ドノイズフィルタが得られる。 この構成において本発明の磁性フェライトをリ ング状コア 9として用いることにより、 GHz帯で用いることができるコモンモ —ドノイズフィルタを実現することができる。
以下に、 その製造方法を説明しながら本実施の形態 3のコモンモードノイズフ ィル夕の構成について詳述する。
先ず、 実施の形態 1と同様なプロセスを経て、 表 3で示す割合の配合比を有し、 平均粒径 200ミクロン (jum) のフェライト仮焼粉の造粒粉を作製する。 この 造粒粉をリング状に成形し、 1200〜1300°Cで焼成してリング状コア 9を 得る。 このリング状コア 9に、 同一方向に 2重の巻線を施して二つの導体コイル 1 0 A、 1 O Bを形成した後、 樹脂乇一ルド成形で絶縁体層 1 1を形成し、 二つ の導体コイル 1 0 A、 1 0 Bの端子に接続される外部電極 1 2を形成することに より図 6に示したコモンモードノイズフィルタを作製した (実施例 2 3〜3 3 ) 。 なお、 比較例 4は、 リング状コア 9の材料として六方晶フェライトを用いた表 3で示した割合の配合で、 である。
得られたコモンモードノイズフィルタの特性を表 3に示す。
Fea03 CoO ZnO
結合係数
(Mol %)
実施例 23 48 45.5 6.5 0.8 実施例 24 50 47 3 0.78 実施例 25 50 42 8 0.84 実施例 26 45 52 3 0.78 実施例 27 44 42 14 0.78
CoZn
実施例 28 フェライ卜 42 52 6 0.78 実施例 29 42 44 14 0.78 実施例 30 48 41 1 1 0.78 実施例 31 42 55 3 0.76 実施例 32 42 42 16 0.77
実施例 33 41 49 10 0.77
ハ万晶
比較例 4
フェライ卜 一 一 一 0.50 表 3の結果より、 実施例 2 3〜3 3のコモンモードフィル夕は、 比較例 4より も 1 G H zでの透磁率 μ'が大きく、 損失成分 μ"が小さくなるために結合係数が 大きくなつていることがわかる。
なお、 酸化鉄の配合比は F e 203換算下で 5 O m o 1 %よりも多くなると結合 係数が小さくなる傾向があるため 5 0 m o 1 %以下が望ましく、 また酸化亜鉛の 配合比は、 3 m o 1 %よりも少なくなると結合係数が小さくなるため 3 m o 1 % 以上が望ましい。
また、 面実装を実現するために巻線を施したリング状コア 9を絶縁体層 1 1で モールドしているが、 樹脂モールドせずに二つの導体コイル 1 0 A、 1 0 Bを直 接基板などに接続しても同様な効果が得られる。
(実施の形態 4 )
本発明の実施の形態 4について図 7、 図 8を用いて説明する。
図 7、 8は本発明の磁性素子としてのアンテナ素子について説明する図である。 実施の形態 4に示すアンテナ素子は、 磁性フェライトからなるフェライトコア 1 3と、 このフェライ卜コア 1 3の表面には形成される、 銅もしくは銀などから なる導体コイル 1 4を有し、 更に、 この導体コイル 1 4の表面に樹脂などからな る絶縁体層 1 5を有しているものである。
以下にその製造方法を説明しながら、 実施の形態 4に示すアンテナ素子につい て詳述する。
最初に、 実施の形態 1と同様なプロセスを経て、 表 4で示した割合の配合を有 するフェライト仮焼粉の造粒粉を得る。 この造粒粉を棒状に成形した後に、 1 2 0 0から 1 3 0 0 で焼成し、 その後図 7に示す形状に切削加工をすることによ りアンテナ素子のフェライトコア 1 3を得る。 次に、 このフェライ卜コア 1 3の 全表面に銅あるいは銀などの低抵抗を有する金属をめつき法などにより形成した 後、 形成した金属をらせん状にレーザーカットを施して導体コイル 1 4を形成す る。 次に、 図 8に示すように、 この導体コイル 1 4を形成したフェライトコア 1 3 を樹脂モールド成形して絶縁体層 1 5で覆うことにより、 実施例 3 4〜4 4のァ ンテナ素子を作製した。
なお、 比較例 5は、 相似形状の樹脂をコアとして用いたアンテナ素子であり、 比較例 6は六方晶フエライトをフェライトコア 1 3として用いたァンテナ素子で める
得られたアンテナ素子の放射損失、 および樹脂をコアとしたアンテナ素子のサ ィズを 1 0 0としたときのアンテナ素子のサイズ効果を比較して表 4に示す。
Fe203 CoO 2n0 サイズ 放射損失
(Mo! %) % dB 実施例 34 48 45.5 6.5 85 -1.7 実施例 35 50 47 3 8o -1.9 実施例 36 50 42 8 80 -1.9 実施例 37 45 52 3 83 -1.7 実施例 38 44 42 14 83 -1.9
CoZn
実施例 39 フェライ卜 42 52 6 83 -1.7 実施例 40 42 44 14 83 -1.9 実施例 41 48 41 11 83 -1.9 実施例 42 42 55 3 82 -1.9 実施例 43 42 42 16 83 -1.7 実施例 44 41 49 10 83 -1.9 比較例 5 樹脂 一 一 一 100 -0.5
ハ万晶
比較例 6 一
フェライ卜 一 一 測定不可 -8.8 表 4の結果より、 実施例 34〜44から、 用いる磁性フェライトの透磁率 が大きいほど樹脂をコアとしたアンテナ素子よりもサイズが小さくなっているこ とがわかる。
また、 比較例 6に示すように、 六方晶フェライトをフェライトコア 13とした ァンテナ素子は放射損失が大きく、 ァンテナ素子のサイズを正確に決定すること ができなかった。
また、 六方晶フェライトを用いたアンテナ素子の放射損失が一 8. 8 dBと大 きいのに対して、 実施例 34〜44は何れも、 -2. 0 dB以下であり、 2 GH z帯で実際に使用できるほど放射損失が小さいことがわかる。
なお、 酸化鉄の配合比は、 Fe23換算下で 5 Omo 1 %よりも多くなると損 失が増大するため 5 Omo 1 %以下が望ましく、 また酸化亜铅の配合比は、 3m o 1 %よりも少なくなるとサイズの小型化の効果が小さくなるため 3 m o 1 %以 上が望ましい。
また、 成分の原料となる酸化物や添加した副成分が価数の異なる酸化物もしく は炭酸物、 例えば Co O, Co203, C03O4, C o C03のいずれであっても 同様な効果が得られることを確認している。
また、 回路への接続は、 はんだ付けまたはカシメでも良いが、 接続部分をネジ 形状にすることによって、 接続強度を確保することができるのでより好ましい。 このネジ形状の作製方法としては、 切削工法以外にも分割金型を用いた粉体プ レス工法を用いることが出来る。
また、 金属めつきは Ag, Cu, Au, A 1 , N i , P t, Pdなどが用いら れるが、 特に導電率の大きな A g, Cuがより望ましい。
また、 導体コイル 14の形成方法はワイヤーを卷きつける方法や金属の板金を 打ち抜いてコイルにする方法でも、 同様な効果が得られる。
また、 フェライトコア 13の表面と導体コイル 14の間に薄く非磁性材料の膜 が形成されていてもよい。 また、 アンテナ素子は樹脂モールドあるいは樹脂成形品のキャップで覆われて いてもよい。
また、 透磁率 による波長短縮の効果を利用していることから、 前記へリカ ルタイプのアンテナ素子以外にもパッチアンテナなどのアンテナ素子に対しても 同様な効果が得られることはいうまでもない。 産業上の利用可能性
以上のように本発明は、 酸化鉄と酸化コバルトと酸化亜鉛とを主成分とする磁 性フェライトを用いた磁性素子に関するものであり、 GH z帯域で使用される電 子回路に用いることのできる磁性素子を提供することができる。

Claims

請求の範囲
1 . 酸化鉄、 酸化コバルトおよび酸化亜鉛を主成分とする混合粉を焼成してなる 磁性フェライト焼成体と、
前記焼成体上に形成される導体コイルと、
少なくとも前記導体コイルを覆う絶縁体と、 '
前記導体コイルに接続される複数の外部電極を有する
ことを特徴とする磁性素子。
2 . 前記混合粉中の酸化鉄の配合比が F e 203換算下で 5 O m o 1 %以下であり、 酸化亜鉛の配合比が 3 m o 1 %以上であることを特徴とする請求項 1記載の磁性 素子。
3 . 請求項 1記載の磁性素子であって、
前記焼成体が棒状の碍子であり、
前記導体コイルが、 前記碍子の周囲にらせん状に設けられたコイルであり、 前記外部電極を二つ有し、
前記磁性素子がィンダク夕ンス素子として用いられることを特徴とする磁性素 子。
4 . 請求項 1記載の磁性素子であって、
前記焼成体が磁性絶縁体であり、
前記導体コィルが前記磁性絶縁体の内部にミアンダ状またはらせん状に設けられ たコイルであり、
前記磁性素子がインピーダンス素子として用いられることを特徴とする磁性素 子。
5 . 請求項 1記載の磁性素子であって、
前記焼成体がリング状のコアであり、
前記導体コイルが、 前記リング状コアの周囲に、 かつ同一方向に巻かれた二つの 5 コイルであり、
前記二つの導体コイルと接続する 4つの前記外部電極を有し、
前記磁性素子がコモンモ一ドノイズフィルタとして用いられることを特徴とす る磁性素子。
10 6 . 請求項 1記載の磁性素子であって、
前記焼成体が円筒状コァであり、
前記導体コイルが前記円筒状コアの周囲にらせん状に巻かれたコイルであり、 , 前記磁性素子がァンテナ素子として用いられることを特徴とする磁性素子。
15 7 . 請求項 6記載の磁性素子であって、 さらに、 前記円筒状コアの少なくとも一 端にネジ状接続部を有することを特徴とする磁性素子。
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