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層疊線圈部件.pdf

摘要
申請專利號:

CN201380064836.1

申請日:

2013.12.11

公開號:

CN104919548A

公開日:

2015.09.16

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):H01F 17/04申請日:20131211|||公開
IPC分類號: H01F17/04; H01F1/34; H01F17/00; H01F41/02 主分類號: H01F17/04
申請人: 株式會社村田制作所
發明人: 岡田佳子
地址: 日本京都府
優先權: 2012-273714 2012.12.14 JP
專利代理機構: 北京集佳知識產權代理有限公司11227 代理人: 苗堃; 金世煜
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201380064836.1

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2018.01.12|||2015.10.14|||2015.09.16

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明提供能夠使用低廉的銅作為內部導體且直流疊加特性優異的層疊線圈部件。該層疊線圈部件具有由鐵氧體材料構成的磁體部、由非磁性鐵氧體材料構成的非磁體部和埋設在它們內部的線圈狀的以銅為主成分的導體部,使非磁體部至少含有Fe、Mn和Zn,任意含有Cu,將Fe的含量換算成Fe2O3為40.0mol%~48.5mol%,將Mn的含量換算成Mn2O3為0.5mol%~9mol%,將Cu的含量換算成CuO為8mol%以下。

權利要求書

權利要求書
1.  一種層疊線圈部件,其特征在于,具有由鐵氧體材料構成的磁體部、由非磁性鐵氧體材料構成的非磁體部和埋設在它們內部的線圈狀的導體部,
所述導體部由含有銅的導體構成,
所述非磁體部至少含有Fe、Mn和Zn,可以進一步含有Cu,
該非磁體部中,Fe的含量換算成Fe2O3為40.0mol%~48.5mol%,Mn的含量換算成Mn2O3為0.5mol%~9mol%,Cu的含量換算成CuO為8mol%以下。

2.  根據權利要求1所述的層疊線圈部件,其特征在于,磁體部至少含有Fe、Mn、Ni和Zn,可以進一步含有Cu,
該磁體部中,Cu的CuO換算含量為5mol%以下,
Fe的Fe2O3換算含量為25mol%~47mol%,且Mn的Mn2O3換算含量為1mol%以上且低于7.5mol%;或者Fe的Fe2O3換算含量為35mol%~45mol%,且Mn的Mn2O3換算含量為7.5mol%~10mol%。

3.  一種層疊線圈部件的制造方法,所述層疊線圈部件具有由鐵氧體材料構成的磁體部、由非磁性鐵氧體材料構成的非磁體部和埋設在它們內部的線圈狀的含有銅的導體部,
所述層疊線圈部件的制造方法包括如下步驟:
適當地層疊由非磁性鐵氧體材料形成的非磁體層、由鐵氧體材料形成的磁體層和含有銅的導體層,得到埋設有線圈狀的含有銅的導體部的層疊體,以及
將得到的層疊體在Cu-Cu2O平衡氧分壓以下的氣氛中進行熱處理而燒制,
其中,所述非磁體層中Fe的含量換算成Fe2O3為40.0mol%~48.5mol%,Mn的含量換算成Mn2O3為0.5mol%~9mol%,Cu的含量換算成CuO為8mol%以下。

說明書

說明書層疊線圈部件
技術領域
本發明涉及層疊線圈部件,更詳細而言,涉及具有磁體部、非磁體部和以銅為主成分的線圈狀的導體部的層疊線圈部件。
背景技術
使用銅作為層疊線圈部件的內部導體時,需要在銅不氧化的還原氣氛中同時燒制銅導體和鐵氧體材料,但如果在這樣的條件下燒制,則有鐵氧體材料的Fe被從3價還原成2價,層疊線圈部件的電阻率下降等問題。因此,通常一直使用以銀為主成分的導體。然而,考慮到銅電阻低、導通性優異且比銀低廉,優選使用以銅為主成分的導體。
專利文獻1公開了一種陶瓷電子部件,其特征在于,具有由鐵氧體材料構成的磁體部和以銅為主成分的導體部,上述磁體部含有3價的Fe和至少含有2價的Ni的2價元素,并且上述Fe的含量換算成Fe2O3以摩爾比計為20~48%,且上述磁體部以相對于Fe和Mn的總計的Mn的比率換算成Mn2O3和Fe2O3以摩爾比計低于50%(包含0%)的方式含有上述Mn。通過成為這樣的組成,即便在還原氣氛下同時燒制銅和鐵氧體材料,也能夠抑制鐵氧體材料的電阻率的下降,能夠使用低廉的銅作為內部導體。
現有技術文獻
專利文獻
專利文獻1:國際公開第2011/108701號
發明內容
一般而言,層疊線圈部件小型且輕型,但具有若通大的直流電流,則磁體產生磁飽和,電感下降,即直流疊加特性差的難點。專利文獻1中公開的陶瓷電子部件(層疊線圈部件)雖能夠使用比銀低廉的銅作為 內部導體,但從直流疊加特性的觀點考慮,認為其特性尚不充分。
為了改善直流疊加特性,通常設置非磁體層,形成開磁路結構。為了形成這樣的結構,需要同時燒制磁體層、非磁體層和導體層。然而,內部導體使用銅時,由于將現有的非磁性材料在還原氣氛下燒制時非磁體層的電阻率降低,所以具有例如對外部電極實施電鍍時,在該非磁體層發生鍍覆生長的問題。
這樣,層疊線圈部件中,難以兼得使用低廉的銅作為內部導體和設置非磁體層提高直流疊加特性。
本發明的目的在于提供能夠使用低廉的銅作為內部導體且直流疊加特性優異的層疊線圈部件。
本發明人等為了消除上述問題進行了深入研究,結果發現通過使層疊線圈部件的非磁體部中Fe的含量換算成Fe2O3為40.0mol%~48.5mol%,Mn的含量換算成Mn2O3為0.5mol%~9mol%,Cu的含量換算成CuO為0mol%~8mol%,從而即便使用銅作為內部導體在還原氣氛下進行燒制,也能夠抑制非磁體部的電阻率的下降,能夠提高層疊線圈部件的直流疊加特性,從而完成了本發明。
根據本發明的第1主旨,提供一種層疊線圈部件,其特征在于,具有由鐵氧體材料構成的磁體部、由非磁性鐵氧體材料構成的非磁體部和埋設在它們內部的線圈狀的導體部,
上述導體部由含有銅的導體構成,
上述非磁體部至少含有Fe、Mn和Zn,可以進一步含有Cu,
該非磁體部中,Fe的含量換算成Fe2O3為40.0mol%~48.5mol%,Mn的含量換算成Mn2O3為0.5mol%~9mol%,Cu的含量換算成CuO為8mol%以下。
根據本發明的第2主旨,提供一種層疊線圈部件的制造方法,該層疊線圈部件具有由鐵氧體材料構成的磁體部、由非磁性鐵氧體材料構成的非磁體部和埋設在它們內部的線圈狀的含有銅的導體部,
上述層疊線圈部件的制造方法包括如下步驟:
適當地層疊由非磁性鐵氧體材料形成的非磁體層、由鐵氧體材料形成的磁體層和含有銅的導體層,得到內部埋設有線圈狀的含有銅的導體部的層疊體,以及
將得到的層疊體在Cu-Cu2O平衡氧分壓以下的氣氛中進行熱處理而燒制,
上述非磁體層中Fe的含量換算成Fe2O3為40.0mol%~48.5mol%,Mn的含量換算成Mn2O3為0.5mol%~9mol%,Cu的含量換算成CuO為8mol%以下。
應予說明,本發明中,由非磁性鐵氧體材料構成的非磁體部是指由在使用溫度下實質上不具有自發磁化的鐵氧體材料構成的部位。
根據本發明,通過使層疊線圈部件的非磁體部中Fe的含量換算成Fe2O3為40.0mol%~48.5mol%,Mn的含量換算成Mn2O3為0.5mol%~9mol%,Cu的含量換算成CuO為0mol%~8mol%,從而即便在還原氣氛下燒制也能抑制該非磁體部的電阻率的下降,由此提供能夠使用低廉的銅作為內部導體且直流疊加特性優異的層疊線圈部件。
附圖說明
圖1是本發明的一個實施方式中的層疊線圈部件的立體示意圖。
圖2是圖1的實施方式中的層疊線圈部件的分解立體示意圖,是省略了外部電極的圖。
圖3是圖1的實施方式中的層疊線圈部件的截面示意圖。
圖4是表示試樣編號5、9和10的層疊線圈部件的直流疊加特性的圖。
具體實施方式
以下,參照附圖對本發明的層疊線圈部件及其制造方法進行詳細說明。其中,注意本發明的層疊線圈部件的構成、形狀、卷繞數和配置等 不限于圖示的例子。
如圖1~圖3所示,概要地講,本實施方式的層疊線圈部件1包含層疊體20,該層疊體20是各磁體層2(和作為外層的磁體層3)、非磁體層4和導體層5按規定的順序層疊而形成的,具有磁體部7、非磁體部8和埋設在它們內部的線圈狀的導體部9。能以覆蓋層疊體20的外周兩個端面的方式設置外部電極21和22,外部電極21和22分別可與位于線圈狀的導體部9的兩端的引出部6b和6a連接。
更詳細而言,本實施方式中,磁體層2和非磁體層4具有貫通它們的通孔10,各自層疊而形成磁體部7和非磁體部8。另外,在各磁體層2與非磁體層4之間分別配置導體層5,這些導體層5通過上述通孔10相互連接成線圈狀,而形成導體部9。非磁體部8以切斷由上述導體部9產生的磁路的方式配置在層疊體20的大致中央部。
磁體部7可由至少含有Fe、Mn、Ni、Zn和Cu的燒結鐵氧體構成。非磁體部8可由至少含有Fe、Mn和Zn的燒結鐵氧體構成。導體部9由含有銅作為主成分的導體、優選實質上由銅構成的導體例如銅的含量為98.0~99.5wt%的導體構成。外部電極21和22沒有特別限定,通常由含有銀作為主成分的導體構成,可鍍覆鎳和/或錫等。
上述的本實施方式的層疊線圈部件1如下制造。
首先,準備磁體片。磁體片例如由含有Fe、Mn、Ni和Zn、根據希望進一步含有的Cu的磁性鐵氧體材料制成。
磁性鐵氧體材料含有Fe、Mn、Ni和Zn,根據希望進一步含有Cu作為主成分,根據需要可以進一步含有添加成分。通常,磁性鐵氧體材料可通過將作為原料的Fe2O3、Mn2O3、NiO和ZnO以及根據希望進一步含有的CuO的粉末按所希望的比例進行混合和預燒而制備,但并不限定于此。
磁性鐵氧體材料中,優選使Fe含量(Fe2O3換算)為25mol%~47mol%(主成分合計基準,以下也同樣),且使Mn含量(Mn2O3換算)為1mol%以上且低于7.5mol%(主成分合計基準,以下也同樣),或者使Fe含量(Fe2O3換算)為35mol%~45mol%,且使Mn含量(Mn2O3 換算)為7.5mol%~10mol%。這樣,通過使Fe與Mn共存,將Fe含量(Fe2O3換算)與Mn含量(Mn2O3換算)組合,如上所述選擇各范圍,從而Mn比Fe更先被還原,因此能夠有效避免燒結鐵氧體材料時Fe被還原,即便在Cu-Cu2O平衡氧分壓以下的氧分壓(還原氣氛)下進行燒制,也能夠防止因Fe被還原而引起的磁體部的電阻率的下降。
磁性鐵氧體材料中的Zn含量(ZnO換算)優選為6~33mol%(主成分合計基準,以下也同樣)。通過使Zn含量(ZnO換算)為6mol%以上,能夠得到例如比導磁率為35以上的高導磁率,能夠取得大的電感。另外,通過使Zn含量(ZnO換算)為33mol%以下,能夠得到例如130℃以上的居里點,能夠確保高的線圈工作溫度。
磁性鐵氧體材料可以進一步含有Cu作為主成分。磁性鐵氧體材料中的Cu含量(CuO換算)可優選為5mol%以下(主成分合計基準,以下也同樣),更優選為0.2~5mol%。這樣,通過使Cu含量(CuO換算)為5mol%以下的低含量,從而燒結鐵氧體材料時的耐還原性提高,即便在Cu-Cu2O平衡氧分壓以下的氧分壓(還原氣氛)下進行燒制,也能夠將Cu2+被還原成Cu+所引起的磁體部的電阻率的下降抑制在可允許的范圍。另外,通過使Cu含量(CuO換算)為0.2mol%以上,能夠得到充分的燒結性。
磁性鐵氧體材料中的Ni含量(NiO換算)沒有特別限定,可以為上述的其它主成分即Fe、Mn、Cu、Zn以及根據需要存在的Cu的余量。
另外,作為上述磁性鐵氧體材料中的添加成分,例如可舉出Bi、Sn、Co等,但不限定于此。Bi含量(添加量)相對于作為主成分的Fe(Fe2O3換算)、Mn(Mn2O3換算)、Zn(ZnO換算)、Ni(NiO換算)和Cu(CuO換算)的合計100重量份,換算成Bi2O3優選為0.1~1重量份。通過使Bi(Bi2O3換算)含量為0.1~1重量份,能夠進一步促進低溫燒制,并且能夠避免異常粒子生長。如果Bi(Bi2O3換算)含量過高,則容易發生異常粒子生長,在異常粒子生長部位電阻率下降,在進行形成外部電極時的鍍覆處理時,鍍覆附著在異常粒子生長部位,因而不優選。另外,Sn含量(添加量)相對于主成分100重量份,換算成SnO2優選為0.3~1.0重量份。通過以該范圍含有Sn,能夠進一步提高直流疊加特性。另外,Co含量相對于Co3O4優選為0.1~0.8重量份。通過以該范圍含有 Co,能夠提高高頻下的Q值。
使用如上所述制備的磁性鐵氧體材料制備磁體片。例如,可以將鐵氧體材料與含有粘結劑樹脂和有機溶劑的有機載體混合/混煉,成型為片狀,而得到磁體片,但并不限定于此。
接下來,準備非磁體片。非磁體片由至少含有Fe、Mn和Zn、根據希望進一步含有Cu的非磁性鐵氧體材料制成。應予說明,該非磁性鐵氧體材料不含Ni。
該非磁性鐵氧體材料含有Fe、Mn和Zn,根據希望進一步含有Cu作為主成分。通常,非磁性鐵氧體材料可通過將作為原料的Fe2O3、Mn2O3和ZnO、視情況進一步含有的CuO的粉末按所希望的比例混合和預燒而制備,但并不限定于此。
非磁性鐵氧體材料中的Mn含量(Mn2O3換算)可為0.5~9mol%(主成分合計基準,以下也同樣)。通過使Mn含量(Mn2O3換算)為9mol%以下,能夠抑制還原氣氛下的燒制時生成異相,能夠避免磁體化。另外,通過使Mn含量(Mn2O3換算)為0.5mol%以上,能夠抑制Fe的還原,能夠抑制非磁體部的電阻率的減少。
非磁性鐵氧體材料中的Fe含量(Fe2O3換算)沒有特別限定,可為40.0~48.5mol%(主成分合計基準,以下也同樣)。通過使Fe含量(Fe2O3換算)為48.5mol%以下,能夠抑制Fe從3價向2價的還原,能夠抑制電阻率的下降。另外,如果使Fe含量(Fe2O3換算)低于40mol%,Mn含量增加,則在室溫就會具有磁性。
另外,優選上述的磁體片的鐵氧體材料中的Fe含量(Fe2O3換算)和Mn含量(Mn2O3換算)之和與非磁性鐵氧體材料中的Fe含量(Fe2O3換算)和Mn含量(Mn2O3換算)之和為同等程度。通過使鐵氧體材料和非磁性鐵氧體材料中的Fe含量(Fe2O3換算)與Mn含量(Mn2O3換算)之和相同,能夠縮小磁體片與非磁體片的燒結行為的差異,能夠抑制裂紋等缺陷。
非磁性鐵氧體材料可以進一步含有Cu作為主成分。通常,Cu是將作為原料的CuO的粉末按所希望的比例與其它主成分一起混合和預燒 而加入到非磁性鐵氧體材料中。非磁性鐵氧體材料中的Cu含量(CuO換算)可優選為8mol%以下(主成分合計基準,以下也同樣),更優選為0.1~8mol%。通過使Cu含量(CuO換算)為8mol%以下,能夠抑制異相(CuO相)的生成,能夠抑制非磁體部的電阻率的下降。另外,通過使Cu含量(CuO換算)為0.1mol%以上,能夠得到更高的燒結性。
非磁性鐵氧體材料中的Zn含量(ZnO換算)沒有特別限定,可為上述其它主成分即Fe、Mn和根據需要存在的Cu的余量。
使用如上所述制備的非磁性鐵氧體材料準備非磁體片。例如,可將非磁性鐵氧體材料與含有粘結劑樹脂和有機溶劑的有機載體混合/混煉,并成型為片狀而得到非磁體片,但并不限定于此。
另外準備導體糊料。可使用通過市售得到的以粉末的形態含有銅的一般的銅糊料。
然后,如圖2所示,將上述磁體片(對應磁體層2)和非磁體片(對應非磁體層4)介由含有銅的導體糊料層(對應導體層5)層疊,導體糊料層通過與磁體片和非磁體片貫通設置的通孔(對應通孔10)相互連接成線圈狀,得到導體糊料層被磁體片(對應磁體層3)夾持的層疊體(對應層疊體2,是未燒制層疊體)。
上述層疊體(未燒制層疊體)的形成方法沒有特別限定,可以利用片層疊法和印刷層疊法等形成層疊體。利用片層疊法時,可以在磁體片和非磁體片上適當地設置通孔,以規定的圖案(設有通孔時,同時向通孔填充)印刷導體糊料而形成導體糊料層,對適當地形成了導體糊料層的磁體片和非磁體片進行層疊和壓接,并切割成規定的尺寸,由此得到層疊體。利用印刷層疊法時,可以通過適當地重復下述工序制作層疊體,即,印刷由鐵氧體材料構成的磁體糊料而形成磁體層的工序(或者印刷由非磁性鐵氧體材料構成的非磁體糊料而形成非磁體層的工序)和以規定的圖案印刷導體糊料而形成導體層的工序。形成磁體層和非磁體層時,在規定的位置設置通孔,使上下的導體層導通,最后印刷磁體糊料而形成磁體層3(對應外層),將其切割成規定的尺寸而得到層疊體。該層疊體可以在將多個一次性制成矩陣狀后,利用切割機等切割成一個一個的(元件分離)使其單片化,也可以預先制成一個一個的。
接下來,通過對上述中得到的層疊體(未燒制層疊體)進行熱處理來燒制磁體層、非磁體層和導體層,分別成為磁體部7、非磁體部8和導體部9,從而形成層疊體20。
進行上述燒制時的氧分壓優選為Cu-Cu2O平衡氧分壓以下(還原氣氛)。通過在這樣的氧分壓下對未燒制層疊體進行熱處理,能夠避免導體部的Cu氧化。另外,與在空氣中進行熱處理的情況相比能夠在低溫下燒結未燒制層疊體,例如,可使燒制溫度為950~1050℃。本發明不局限于任何理論,但認為在低氧濃度氣氛中燒制時,晶體結構中形成氧缺陷,介由該氧缺陷促進Fe、Mn、Ni、Cu、Zn的相互擴散,能夠提高低溫燒結性。
接下來,以覆蓋上述得到的層疊體20的兩個端面的方式形成外部電極21和22。外部電極21和22的形成可通過如下方式實施,例如將銅的粉末與玻璃等一同制成糊料狀涂布在規定的區域,將得到的結構體在例如約900℃進行熱處理而燒焊銅,接著依次進行鍍Ni、鍍Sn。外部電極21和22分別與位于導體部9的兩端的引出部6b和6a連接。
如上制造本實施方式的層疊線圈部件1。
上述層疊線圈部件的非磁體部中的Fe的含量換算成Fe2O3為40.0~48.5mol%,Mn的含量換算成Mn2O3為0.5~9mol%。通過形成這樣的非磁體部,即便在還原氣氛下燒制的情況下也能夠抑制電阻率的下降,由此能夠使用低廉的銅作為內部導體,且能夠提高直流疊加特性。
應予說明,磁體部和非磁體部中的各主成分的含量如下求出。即,將多個(例如,10個以上)的層疊線圈部件以端面豎立的方式用樹脂固定,沿試樣的長度方向進行研磨,得到長度方向的約1/2處的研磨截面,清洗研磨截面。在非磁體部的大致中央位置(圖3的區域A),在磁體部的線圈內側的線圈中心軸附近的區域且距非磁性層至少100μm的位置(圖3的區域B),分別利用波長色散型X射線分析法(WDX法)對各成分進行定量分析,計算多個試樣的測定結果的平均值而求出。測定面積根據使用的分析儀器會不同,例如,以測定光速直徑計為幾十nm~1μm,但并不限定于此。
應予說明,可以認為磁體部和非磁體部的大致中央部的Fe含量(Fe2O3換算)、Mn含量(Mn2O3換算)、Cu含量(CuO換算)、Zn含量(ZnO換算)和Ni含量(NiO換算)分別與燒制前的鐵氧體材料和非磁性鐵氧體材料中的Fe含量(Fe2O3換算)、Mn含量(Mn2O3換算)、Cu含量(CuO換算)、Zn含量(ZnO換算)和Ni含量(NiO換算)實質上不同。
另外,上述層疊線圈部件由于具有磁體部和非磁體部都具有尖晶石結構,所以能抑制層間剝離和熱膨脹系數的差異所致的燒制時的裂紋的產生。
以上,對本發明的一個實施方式進行了說明,但本實施方式可進行各種改變。
特別是,上述實施方式中,非磁體部只在層疊體的大致中央部設置了1層,但并不限定于此。非磁體部只要以切斷線圈狀的導體部產生的磁路的方式設置,就可以設置在任意位置,另外,可以設置1層以上。例如,上述實施方式中,外層為磁體層,但也可以使其為非磁體層。另外,可以使磁體層和非磁體層交互層疊,在其間設置導體層。
實施例
(實施例)
·磁體片的制作
為了得到形成磁體層的磁性鐵氧體材料,以成為Fe2O3:44.0mol%、ZnO:26.0mol%、CuO:1.0mol%、Mn2O3:5.0mol%、NiO:24.0mol%的比例的方式稱量,將這些稱量物與純水和PSZ(Partial Stabilized Zirconia;部分穩定化氧化鋯)球一起放入氯乙烯制的罐磨料機,以濕式混合粉碎48小時,使其蒸發干燥后,在750℃的溫度預燒2小時。
將由此得到的預燒粉與乙醇(有機溶劑)和PSZ球一起再次投入氯乙烯制的罐磨料機,混合粉碎24小時,進一步加入聚乙烯醇縮丁醛系粘結劑(有機粘結劑)進行混合,得到陶瓷漿料。
接下來,利用刮刀法,以厚度成為25μm的方式將陶瓷漿料成型為 片狀,將其沖裁成縱50mm、橫50mm的大小,制成磁體片。
·非磁體片的制作
為了得到形成非磁體層的鐵氧體材料,將Fe2O3、ZnO、CuO和Mn2O3粉末以成為表1的試樣編號1~19所示的組成的方式稱量。應予說明,試樣編號3~8和11~17為本發明的實施例,試樣編號1~2、9~10和18~19(表中,標注符號“*”表示)為比較例。
[表1]

接下來,將試樣編號1~19的各稱量物與上述同樣地和純水和PSZ球一起放入氯乙烯制的罐磨料機,以濕式混合粉碎48小時,使其蒸發干燥后,在750℃的溫度預燒2小時。
將由此得到的預燒粉與乙醇(有機溶劑)和PSZ球一起再次投入氯乙烯制的罐磨料機,混合粉碎24小時,進一步加入聚乙烯醇縮丁醛系粘結劑(有機粘結劑)進行混合,得到陶瓷漿料。
接下來,利用刮刀法,以厚度成為25μm的方式將陶瓷漿料成型為片狀,將其沖裁成縱50mm、橫50mm的大小,制成非磁體片。
·圓盤狀試樣和環狀試樣的制作
將上述中制成的非磁體片以厚度成為約0.5mm的方式層疊規定張數,將其加熱至60℃,以100MPa的壓力加壓60秒鐘進行壓接。
用模具將其沖裁成直徑為10mm的圓盤狀和外徑為20mm且內徑為12mm的環狀。
將得到的圓盤狀的層疊體和環狀的層疊體在Cu不氧化的氣氛下加熱至400℃進行充分脫脂。接下來,在利用N2-H2-H2O的混合氣體將氧分壓控制成Cu-Cu2O平衡氧分壓(1.8×10-2Pa)的燒制爐中,投入上述的圓盤狀的層疊體和環狀的層疊體,升溫至950℃,保持1~5小時進行燒制,將試樣編號1~19制成圓盤狀試樣和環狀試樣。
·層疊線圈部件的制作
使用激光加工機,在上述得到的磁體片和非磁體片的規定位置形成通孔后,在磁體片和非磁體片的表面絲網印刷含有Cu粉末、清漆和有機溶劑的Cu糊料,且將上述Cu糊料填充到通孔,形成線圈圖案。
接下來,將形成有線圈圖案的磁體片和非磁體片以非磁體片位于大致中央的方式層疊后,將它們用沒有形成線圈圖案的磁體片夾持,以60℃的溫度、100MPa的壓力壓接1分鐘,制成壓接塊(參照圖2)。然后,將該壓接塊切割成規定的尺寸,制成陶瓷層疊體。
接下來,將得到的陶瓷層疊體在Cu不氧化的氣氛下加熱至400℃進行充分脫脂。接著,在利用N2-H2-H2O的混合氣體將氧分壓控制成Cu-Cu2O平衡氧分壓(1.8×10-1Pa)的燒制爐中投入陶瓷層疊體,升溫至950℃,保持1~5小時進行燒制,制成部件主體(層疊體)。
接下來,準備含有Cu粉、玻璃粉、清漆和有機溶劑的外部電極用導電糊料,將該外部電極用導電糊料涂布在上述部件主體的兩端并干燥后,在Cu不氧化的氣氛、900℃下燒焊,進一步通過電鍍依次進行鍍Ni、鍍Sn,而形成外部電極,得到圖1所示的試樣(層疊線圈部件)。
按照以上步驟對試樣編號1~19制作試樣(層疊線圈部件)。應予說明,各試樣的寬度2.0mm、長度2.5mm、厚度0.9mm,圈數為10.5 圈。
·評價
(電阻率的測定)
在上述制成的試樣編號1~19的圓盤狀試樣各30個的兩面形成Ag電極,外加50V的直流電壓測定絕緣電阻,由試樣尺寸計算電阻率(Ω·cm)。對各試樣編號求出30個的平均值,作為電阻率ρ(Ω·cm)。將結果以對數符號(Logρ)的形式示于表2。
(導磁率的測定)
將上述制成的試樣編號1~19的環狀試樣各10個放入Agilent Technologies公司制的磁性材料測試夾具(型號16454A-s),使用Agilent Technologies公司制的阻抗分析儀(型號E4991A),以1MHz測定初始導磁率(-)。對各試樣編號求出10個的平均值,作為導磁率(初始導磁率)μ(-)。將結果一并示于表2。
(有無鍍覆生長)
對上述制成的試樣編號1~19的層疊線圈部件的各試樣10個用光學顯微鏡觀察外觀。關于各試樣編號,只要有1個自外部電極在非磁體層發生了鍍覆的生長就將該試樣評價為×,將沒有看到鍍覆的生長的試樣評價為○。將結果一并示于表2。
(直流疊加特性)
針對試樣編號5、試樣編號9和試樣編號10的各試樣(層疊線圈部件)5個,按照JIS標準(C2560-2),對試樣疊加0~1500mA的直流電流,以頻率1MHz測定電感L。對各試樣編號求出5個試樣的平均值,作為電感L。將結果示于圖4。
[表2]

由上述表4確認了Mn含量(Mn2O3換算)低于0.5mol%的試樣編號1和2的圓盤狀試樣中電阻率低,低于Logρ=4。認為這是由于Mn含量過少,在燒制時Fe被還原,導致電阻率下降。其結果,確認了試樣編號1和2的層疊線圈部件中,在電阻率低的非磁體部發生了鍍覆生長。
另外,確認了Mn含量(Mn2O3換算)超過9.0mol%的試樣編號9和10的環狀試樣中,導磁率為10和31,具有磁性。其結果,確認了試樣編號9和10的層疊線圈部件由于非磁體部具有磁性,所以無法形成開磁路結構,如圖4所示,如果直流電流疊加則電感大幅下降,直流疊加特性差。
一般而言,認為隨著燒結鐵氧體中的Mn含量增加,居里點下降,其結果,燒結鐵氧體的導磁率下降。然而,根據上述試驗結果,意外地確認了Mn含量(Mn2O3換算)超過9.0mol%時,導磁率反而上升。
本發明不受任何理論限制,但認為如果在還原氣氛(低氧氣氛)下燒制鐵氧體材料,則Mn被還原,但如果Mn含量(Mn2O3換算)超過9.0mol%,則MnO相、不同的尖晶石晶相等異相析出,受這些異相的影響導磁率上升。
由此確認了為了在還原氣氛下燒制非磁性鐵氧體材料,優選使Mn含量(Mn2O3換算)為0.5~9.0mol%。
此外,確認了Cu含量(CuO換算)超過8.0mol%的試樣編號18和19的環狀試樣中,得不到良好的燒結性,電阻率下降,低于Logρ=4。其結果,確認了試樣編號18和19的層疊線圈部件中,在電阻率低的非磁體部發生了鍍覆生長。
本發明不受任何理論限制,認為這是由于如果Cu含量(CuO換算)超過8.0mol%,則生成異相(CuO相),燒結性下降。
產業上的可利用性
由本發明得到的層疊線圈部件例如可作為高頻電路和電源電路的電感器、變壓器等,在廣泛的各種用途中使用。
符號說明
1…層疊線圈部件
2…磁體層
3…磁體層(外層)
4…非磁體層
5…導體層
6a、6b…引出部
7…磁體部
8…非磁體部
9…導體部
10…通孔
20…層疊體
21…外部電極
22…外部電極

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層疊 線圈 部件
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