JP2003272914A - Oxide magnetic material, manufacturing method of the same, and laminated chip inductor - Google Patents
Oxide magnetic material, manufacturing method of the same, and laminated chip inductorInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明が属する技術分野】本発明は、小型の電子機器な
どにおいて、電磁波干渉ノイズ対策のためなどに使用さ
れるチップインダクタ用のソフトフェライトすなわち軟
質酸化物磁性材料、その製造方法、およびそれら酸化物
磁性材料を用いた積層チップインダクタに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a soft ferrite, that is, a soft oxide magnetic material for a chip inductor used as a countermeasure for electromagnetic interference noise in a small electronic device or the like, a method for producing the same, and oxides thereof. The present invention relates to a laminated chip inductor using a magnetic material.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、携帯型パーソナルコンピュータや
携帯電話等に代表される小型のOA機器あるいは移動通
信機器の発達に伴い、これらの機器に搭載される電子部
品においても、小型化、高性能化および低価格化などが
強く要望されている。それらの部品の一つに、EMIノ
イズフィルタとして使用される積層チップインダクタが
ある。2. Description of the Related Art In recent years, with the development of small OA devices or mobile communication devices represented by portable personal computers, mobile phones, etc., electronic parts mounted on these devices have been made smaller and have higher performance. And there is a strong demand for lower prices. One of those parts is a multilayer chip inductor used as an EMI noise filter.
【0003】インダクタとは、空芯または軟質磁性材料
を芯材とするような巻線の要素に対応するもので、その
インダクタンスに基づく交流抵抗すなわちインピーダン
スは、周波数が高くなるほど増加する。したがって、必
要な信号は通過させるが、その信号より高い周波数のノ
イズは阻止されるローパスフィルタの機能があり、電子
機器間の電磁波干渉や、外部ノイズ侵入による誤作動防
止に活用される。An inductor corresponds to an element of a winding having an air core or a soft magnetic material as a core material, and the AC resistance or impedance based on the inductance increases as the frequency increases. Therefore, it has a function of a low-pass filter that allows a necessary signal to pass but blocks noise of a frequency higher than that signal, and is used for preventing electromagnetic interference between electronic devices and malfunction caused by external noise intrusion.
【0004】近年、情報量の増大や信号処理速度の上昇
から、上述の電子機器で取り扱う信号の周波数が高くな
っており、またデジタル化も進み、より高い周波数域の
ノイズ抑止の必要性が増してきている。一方、これら高
い周波数の信号は、他の相対的に低い周波数域で作動す
る機器においてはノイズとなる可能性もあるため、外部
と接続する端子部などからのノイズの侵入を防止すると
ともに、外部に信号が漏れないようにしなければならな
い。このような状況から、より高い周波数域において有
効に作動するノイズフィルタが必要になっている。In recent years, due to the increase in the amount of information and the increase in signal processing speed, the frequency of the signal handled by the above-mentioned electronic equipment has become higher, and the digitization has advanced, so that the necessity of suppressing noise in a higher frequency range has increased. Is coming. On the other hand, these high-frequency signals may become noise in other devices that operate in a relatively low-frequency range.Therefore, in addition to preventing noise from entering from the terminals that connect to the outside, You have to make sure that the signal doesn't leak into. Under these circumstances, there is a need for a noise filter that operates effectively in a higher frequency range.
【0005】インダクタを小型化かつ高性能化して、電
子回路部品に適応させたものが積層チップインダクタで
ある。図1にその内部構造例を模式的に示すが、直方体
形状のソフトフェライト1の内部に、導電体3の巻線状
の線路が形成されており、この線路は外部接続部4にて
外側の両対向面にある入出力端部電極2に接続してい
る。これはソフトフェライトのグリーンシート上に導電
体ペーストの線路を印刷し、このシートを各シートの導
電体線路が接続されるよう、スルーホール5などを設け
中に導電体ペーストを充填して積み重ね、一体化焼成し
て製造される。A multilayer chip inductor is an inductor that has been made smaller and has higher performance to be adapted to electronic circuit parts. An example of the internal structure is schematically shown in FIG. 1. Inside the soft ferrite 1 having a rectangular parallelepiped shape, a winding-shaped line of the conductor 3 is formed. It is connected to the input / output end electrodes 2 on both opposing surfaces. This is to print conductor paste lines on a soft ferrite green sheet, stack the sheets by filling the conductor paste in the through holes 5 etc. so that the conductor lines of each sheet are connected. It is manufactured by integrated firing.
【0006】このようなインダクタの性能は、ソフトフ
ェライトすなわち軟質酸化物磁性材料(以下単にフェラ
イトと略称する)の特性に大きく支配される。このフェ
ライトに要求される特性としては、(1)使用する高周
波数帯域で十分高い透磁率を有することに加えて(2)
低い焼成温度で十分な焼結密度が得られること、および
(3)高い電気絶縁抵抗を有することが重要である。The performance of such an inductor is largely controlled by the characteristics of soft ferrite, that is, a soft oxide magnetic material (hereinafter simply referred to as ferrite). The characteristics required for this ferrite are (1) In addition to having a sufficiently high permeability in the high frequency band used, (2)
It is important that a sufficient sintering density can be obtained at a low firing temperature, and (3) that it has a high electrical insulation resistance.
【0007】フェライトは、一般的にXFe2O4の形
で表される組成のXが、Mn、Fe、Co、Ni、C
u、Zn等の1種、あるいはこれらの元素の複数種の混
合物である酸化物の固溶体である。たとえば、XがMn
とZnで構成されたフェライトは、きわめて高い透磁率
を示す。しかし、このMnZnフェライトは電気絶縁抵
抗が低い上に、透磁率が低周波域ではすぐれていても高
周波域では低下するので、高周波域での使用を目的とす
るチップインダクタには利用できない。これに対し、高
周波帯域にて高い透磁率を示すフェライトとして、Ni
ZnフェライトやCuNiZnフェライトがある。Ferrite has a composition represented by the form of XFe 2 O 4 , where X is Mn, Fe, Co, Ni or C.
It is a solid solution of an oxide which is one kind of u, Zn or the like, or a mixture of plural kinds of these elements. For example, X is Mn
Ferrite composed of Zn and Zn has an extremely high magnetic permeability. However, since this MnZn ferrite has a low electric insulation resistance and its magnetic permeability is excellent in a low frequency range, but is deteriorated in a high frequency range, it cannot be used for a chip inductor intended for use in a high frequency range. On the other hand, as ferrite showing high magnetic permeability in the high frequency band, Ni
There are Zn ferrite and CuNiZn ferrite.
【0008】透磁率の高い緻密なフェライトを得るため
には、通常、原材料を十分に混合し700〜1000℃で仮焼
合成したものを粉砕して原料粉とし、バインダ(結合
材)を加えて混練し所定形状に圧縮成形後、1000℃以上
の高温で焼成する。積層チップインダクタの場合、焼成
前のグリーンシート上に内部導体となる金属導体素材を
印刷し、このシ−トを積層成形してからフェライトと導
体とを同時に焼成して一体化する。焼成は通常大気中で
おこなわれるので、高温で酸化せず、焼成温度より十分
融点の高い金属が用いられる。金属の融点が低ければ、
焼成中に流れ出たりフェライト内部へ拡散したりして、
内部導体の断面積減少や消失を来すことになる。In order to obtain a dense ferrite having a high magnetic permeability, it is usual to thoroughly mix raw materials, calcinate and synthesize at 700 to 1000 ° C., pulverize the raw material powder, and add a binder (binding material). After kneading and compression molding into a predetermined shape, baking is performed at a high temperature of 1000 ° C or higher. In the case of a laminated chip inductor, a metal conductor material serving as an internal conductor is printed on a green sheet before firing, the sheet is laminated and molded, and then the ferrite and the conductor are simultaneously fired to be integrated. Since firing is usually performed in the atmosphere, a metal that does not oxidize at a high temperature and has a melting point sufficiently higher than the firing temperature is used. If the melting point of the metal is low,
It flows out during firing or diffuses inside the ferrite,
This will reduce or eliminate the cross-sectional area of the inner conductor.
【0009】このような内部導体としてAg−Pd合金
が多く採用される。AgにPdを含有させると融点が上
昇するので、フェライトの焼結に必要な高温での溶融や
拡散を抑止でき、その上、焼結後のフェライトとの熱収
縮差を低減できる効果もある。しかしながら、AgはP
dなど他金属元素が添加されると導電率が低下し、これ
を導体に用いればインダクタの内部抵抗が高くなる。内
部抵抗の増加はインダクタの挿入損失の増大、すなわち
品質指標であるQ値を大きく低下させる。Ag-Pd alloy is often used as such an internal conductor. When Pd is contained in Ag, the melting point rises, so that melting and diffusion at a high temperature necessary for sintering ferrite can be suppressed, and further, a difference in thermal contraction with the ferrite after sintering can be reduced. However, Ag is P
If another metal element such as d is added, the conductivity decreases, and if it is used as a conductor, the internal resistance of the inductor increases. The increase of the internal resistance increases the insertion loss of the inductor, that is, the Q value which is a quality index is greatly reduced.
【0010】さらにノイズ対策は、電源部など大電流部
位にも十分施さねばならなくなっており、たとえば、I
EEE1394やUSB2.0などの高速接続端子では信号と
ともに電源を共有している。大電流部位のノイズフィル
タに積層チップインダクタを用いると、導体抵抗増加に
よる使用時の発熱も問題となってくる。Further, it is necessary to sufficiently take measures against noise even in a large current portion such as a power source section.
High-speed connection terminals such as EEE1394 and USB2.0 share the power supply with the signal. When a multilayer chip inductor is used for a noise filter in a large current region, heat generation during use due to an increase in conductor resistance becomes a problem.
【0011】このような点から、積層インダクタの内部
抵抗はできる限り小さいことが望ましく、導体としては
Pdなど他金属元素含有を低く抑えたAg合金とする
か、可能ならAg金属単体の採用が最良である。しかし
Agの融点は961℃と低く、Ag金属単体を内部導体に
用いるためには、積層インダクタまたはフェライトの焼
成温度を高くても920℃までに抑えなければならず、こ
のような低温で十分焼結可能なフェライト材が必要にな
ってくる。From this point of view, it is desirable that the internal resistance of the laminated inductor is as small as possible, and the conductor should be an Ag alloy in which the content of other metal elements such as Pd is suppressed to a low level. Is. However, the melting point of Ag is as low as 961 ° C, and in order to use Ag metal simple substance as the internal conductor, the firing temperature of the laminated inductor or ferrite must be suppressed to 920 ° C even at a high temperature. A ferrite material that can be bonded is needed.
【0012】たとえば、特公平7-87149号公報には、A
gを内部導体とし、CuNiZnフェライトを主成分に
して、これにBi2O3、V2O5または珪酸鉛ガラス
の少なくとも1種を第二成分として加えた、積層チップ
インピーダンス素子の発明が開示されている。これに
は、Ag導電体を用い焼成温度を900℃とすることによ
り、許容電流が増加したことは示されているが、成分組
成は一例しかなくその範囲限界は不明であり、許容電流
以外のチップインダクタとしての諸性能もあきらかにさ
れていない。[0012] For example, Japanese Patent Publication No. 7-87149 discloses a
Disclosed is an invention of a multilayer chip impedance element in which g is an internal conductor, CuNiZn ferrite is a main component, and at least one of Bi 2 O 3 , V 2 O 5, and lead silicate glass is added as a second component. ing. Although it is shown that the permissible current was increased by setting the firing temperature to 900 ° C. using an Ag conductor, the composition of the component is only an example and its range limit is unknown. The performance as a chip inductor has not been clarified.
【0013】積層チップインダクタに用いるフェライト
は、電気絶縁抵抗ができるだけ高くなければならない。
これは内部金属導体がフェライトに直接接触しているた
め、絶縁抵抗が低下すると内部導体間や入出力端子間の
漏洩電流が増加し、インダクタンスの実効値を低下させ
るからである。その上、絶縁抵抗の低下はフェライト内
部に渦電流が発生し、インダクタンスの低下ばかりでな
くQ値を低下させ、挿入損失の増加を招く。さらに、イ
ンダクタ自体がノイズの受信や発信源となり、回路の誤
作動の原因にもなりかねない。The ferrite used for the laminated chip inductor must have the highest electric insulation resistance.
This is because the internal metal conductor is in direct contact with the ferrite, so that if the insulation resistance decreases, the leakage current between the internal conductors and between the input and output terminals increases, and the effective value of the inductance decreases. In addition, a decrease in insulation resistance causes an eddy current inside the ferrite, which not only decreases the inductance but also decreases the Q value, resulting in an increase in insertion loss. Further, the inductor itself serves as a source of noise reception and transmission, which may cause malfunction of the circuit.
【0014】フェライトの絶縁抵抗は、その組成に大き
く依存する。前述のように、MnZnフェライトはきわ
めて高い透磁率を示すが、絶縁抵抗が高くないため、高
周波用にはNiZnフェライトやより低温で焼結が可能
なCuNiZnフェライトが適用される。The insulation resistance of ferrite greatly depends on its composition. As described above, MnZn ferrite exhibits extremely high magnetic permeability, but since the insulation resistance is not high, NiZn ferrite or CuNiZn ferrite that can be sintered at a lower temperature is used for high frequencies.
【0015】このCuNiZnフェライトを用い、とく
に絶縁抵抗を高くすることを配慮した例として、特開平
6-295811号公報に提示の発明がある。この発明はMoO
3を少量添加して透磁率を向上させたものであるが、と
くにFe2O3の量を48〜50モル%の範囲に限定し、絶
縁抵抗の向上を図っている。また、特開平11-219812号
公報に開示された発明は、CuNiZnフェライトにM
nOを含有させており、この場合もFe2O3の量を48
〜49.5モル%のせまい範囲に管理し、高い絶縁抵抗を実
現させている。As an example in which this CuNiZn ferrite is used, especially considering the increase of insulation resistance, Japanese Patent Application Laid-Open
There is an invention presented in Japanese Patent Publication No. 6-295811. This invention is MoO
Although a small amount of 3 is added to improve the magnetic permeability, the amount of Fe 2 O 3 is limited to the range of 48 to 50 mol% to improve the insulation resistance. In addition, the invention disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 11-219812 includes CuNiZn ferrite with M
In this case, the content of Fe 2 O 3 is 48
Controlled within a narrow range of ~ 49.5 mol% to achieve high insulation resistance.
【0016】これら二つの発明では、焼結密度が十分高
く抵抗率も1×104MΩcm以上のものも提示されており、
すぐれたフェライトが得られている。しかしながら、い
ずれの場合も950〜1300℃の温度で焼成がおこなわれて
おり、このような温度にて焼成しなければ十分な特性が
発現できないとすれば、金属Ag単体を内部導体とする
積層チップインダクタには適用できない。In these two inventions, a sintered density of sufficiently high and a resistivity of 1 × 10 4 MΩcm or more is also presented,
Excellent ferrite is obtained. However, in any case, firing is performed at a temperature of 950 to 1300 ° C. If sufficient characteristics cannot be exhibited unless firing is performed at such a temperature, a laminated chip using a metal Ag simple substance as an internal conductor Not applicable to inductors.
【0017】[0017]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、内部抵抗が
低く大電流仕様に適応できる高周波性能にすぐれた積層
チップインダクタを得ることを目的とする。すなわち、
内部導体にAgを用い、そのために低温で焼結でき、し
かも高周波域における高い透磁率と高い絶縁抵抗の得ら
れる酸化物磁性材料とその製造方法、およびその酸化物
磁性材料を用いた積層チップインダクタを提供するもの
である。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to obtain a multilayer chip inductor having a low internal resistance and adapting to a large current specification and having excellent high frequency performance. That is,
Oxide magnetic material which uses Ag for the inner conductor and can be sintered at a low temperature for that reason, and which can obtain high magnetic permeability and high insulation resistance in a high frequency range, a method for producing the same, and a laminated chip inductor using the oxide magnetic material Is provided.
【0018】[0018]
【課題を解決するための手段】積層チップインダクタの
内部導体は、ペースト状の素材の形でフェライトのグリ
ーンシート上に印刷され、乾燥後シートを積層圧着成形
して一体化焼成される際にフェライトとともにその焼結
がおこなわれる。An inner conductor of a laminated chip inductor is printed on a ferrite green sheet in the form of a paste-like material, and after drying, the sheets are laminated by pressure bonding and integrally fired. At the same time, the sintering is performed.
【0019】この内部導体を金属Agの単一体にするた
め、まずAgペーストの所要焼成温度を調査した。その
結果、グリーンシート上のAgペーストの焼結が十分進
行し、導体の導電率が最大となる焼成温度は830〜900℃
であることが確認された。この温度範囲より高くなる
と、Agは拡散や反応を起こしやすくなって、断面積の
減少や他元素の侵入などが発生し、これより低くなると
焼結不十分になって、いずれの場合もインダクタ内部導
体としての電気抵抗値が増加する。In order to make this internal conductor a single body of metal Ag, first, the required firing temperature of the Ag paste was investigated. As a result, the sintering of the Ag paste on the green sheet progressed sufficiently, and the firing temperature at which the electric conductivity of the conductor was maximized was 830 to 900 ° C.
Was confirmed. Above this temperature range, Ag easily diffuses and reacts, causing a decrease in cross-sectional area and invasion of other elements. Below this temperature, sintering becomes insufficient, and in any case, inside the inductor. The electric resistance value as a conductor increases.
【0020】フェライトには、このAgペーストの焼成
温度範囲で十分緻密に焼結できて高透磁率となり、しか
もできるだけ高い絶縁抵抗を示すものが必要である。そ
こで、このような特性を有するフェライトが得られるか
どうか、その組成に関して検討をおこなうこととし、そ
の場合の焼成後フェライトの性能目標値を、焼結密度は
5.0g/cm3以上、1MHzにおける透磁率は300以上、そして
抵抗率は1000MΩcm以上とした。The ferrite is required to be capable of being sinter sufficiently densely in the firing temperature range of this Ag paste to have high magnetic permeability and exhibiting the highest possible insulation resistance. Therefore, it is decided to study whether the ferrite having such characteristics can be obtained or not, and to examine the composition thereof.
The magnetic permeability was 5.0 g / cm 3 or more, the magnetic permeability at 1 MHz was 300 or more, and the resistivity was 1000 MΩcm or more.
【0021】まず、高周波域での透磁率など磁気特性に
すぐれ、焼結温度を低下できると考えられるCuNiZ
nフェライトをベースとし、Fe2O3、NiO、Zn
OおよびCuOの配合比率を種々変え、磁気的特性が十
分確保できる範囲での、焼結温度の低下と絶縁抵抗確保
の可能性を検討した。しかしながら、これらの成分だけ
による組成比の変更では、焼結密度を十分高くするため
の焼成温度を、Ag導体が使用できる温度範囲にまで下
げることができなかった。そこで次に、助剤として添加
する副成分について検討した。First, CuNiZ is considered to be excellent in magnetic characteristics such as magnetic permeability in a high frequency range and to lower the sintering temperature.
Fe 2 O 3 , NiO, Zn based on n-ferrite
By changing the compounding ratio of O and CuO variously, the possibility of lowering the sintering temperature and securing the insulation resistance within the range where the magnetic characteristics can be sufficiently secured was examined. However, by changing the composition ratio by only these components, the firing temperature for sufficiently increasing the sintering density could not be lowered to the temperature range in which the Ag conductor can be used. Then, next, the subcomponent added as an auxiliary agent was examined.
【0022】副成分は、焼結温度を低下させるばかりで
なく、得られたフェライトの絶縁抵抗を向上させること
ができ、さらに導体のAgとの相互作用がないことが重
要である。It is important that the subcomponents not only lower the sintering temperature but also improve the insulation resistance of the obtained ferrite, and that they do not interact with Ag of the conductor.
【0023】このような観点から種々の副成分を添加し
てその効果を調査した結果、Bi2O3の含有が焼結温
度の低下にきわめて好ましいことが見出された。Bi2
O3はその融点がAgペーストの焼結温度近傍にあり、
わずかに液相を生ずることにより低温での焼結を促進す
ると推定される。From such a viewpoint, as a result of adding various subcomponents and investigating the effect thereof, it was found that the inclusion of Bi 2 O 3 is extremely preferable for lowering the sintering temperature. Bi 2
O 3 has a melting point near the sintering temperature of the Ag paste,
It is presumed that the formation of a slight liquid phase promotes low temperature sintering.
【0024】このBi2O3に加えて、さらにMgO、
CoO、BeOおよびGeOを含有させると、絶縁抵抗
が大きく向上することが見出された。これらの酸化物と
なる金属元素はいずれも2価の陽イオンとなり、そのイ
オン半径がFe3+のイオン半径に近い。In addition to Bi 2 O 3 , MgO,
It has been found that the inclusion of CoO, BeO and GeO greatly improves the insulation resistance. All of these metal elements serving as oxides become divalent cations, and their ionic radius is close to that of Fe 3+ .
【0025】フェライトは、スピネル型結晶構造(AB
2O4)のAの位置に三価イオン、Bの位置に二価と三
価のイオンが入った逆スピネル型結晶構造を有する。電
気伝導性は、その逆スピネル型結晶構造において、Bの
位置でFe原子が二価と三価のイオンの形を取り得るこ
とから、Fe2+=Fe3++e−の電子交換反応が生
じ、電子の移動が起きることによると推測される。Fe
3+のイオン半径に近い二価のイオンが存在すると、F
e3+に置換してB位置に入り込み、上記の電子交換反
応を抑止し、絶縁抵抗が増加するものと思われる。Ferrite has a spinel type crystal structure (AB
2 O 4 ) has a reverse spinel type crystal structure in which a trivalent ion enters in the A position and divalent and trivalent ions enter in the B position. In the electroconductivity, in the inverted spinel type crystal structure, the Fe atom at the position of B can take the form of divalent and trivalent ions, so that an electron exchange reaction of Fe 2+ = Fe 3+ + e − occurs, resulting in an electron exchange reaction. It is speculated that this is due to the movement of. Fe
If there are divalent ions close to the ion radius of 3+ , F
It is considered that it is substituted with e 3+ and enters the B position to suppress the above-mentioned electron exchange reaction and increase the insulation resistance.
【0026】これら4種の成分についてその含有量と効
果をさらに調査した結果、MgOとCoO、およびBe
OとGeOの二つのグループに分け、各グループでそれ
ぞれ1種または2種の成分を選び、これら二グループの
成分を同時に含ませることが、絶縁抵抗をより大きく
し、かつBi2O3の焼結温度低下効果を妨げないこと
があきらかになった。一成分だけでこの絶縁抵抗を大き
くするよりも、複数成分を少しずつ含有させる方が、合
計の含有量が同じでもより大きな効果が得られる。As a result of further investigation of the contents and effects of these four kinds of components, it was found that MgO and CoO, and Be.
Dividing into two groups of O and GeO, selecting one or two kinds of components in each group, and including these two groups of components at the same time makes the insulation resistance higher and the burning of Bi 2 O 3 is performed. It became clear that the effect of lowering the freezing temperature was not hindered. Rather than increasing the insulation resistance with only one component, it is more effective to add a plurality of components little by little even if the total content is the same.
【0027】以上のような検討結果から、ほぼ目標とす
る焼結密度、透磁率および抵抗率を得ることのできる組
成があきらかになったので、さらにそれらの組成範囲限
界、および製造条件等を明確にし、積層チップインダク
タを作製して性能を確認し本発明を完成させた。本発明
の要旨は次のとおりである。From the above-mentioned examination results, the composition which can obtain almost the target sintering density, magnetic permeability and resistivity was clarified. Therefore, the composition range limits and the manufacturing conditions are clarified. Then, a multilayer chip inductor was manufactured, the performance was confirmed, and the present invention was completed. The gist of the present invention is as follows.
【0028】(1) Fe2O3:43.0〜51.0モル%、Cu
O:5.0〜12.0モル%、NiO:8.0〜39.0モル%および
ZnO:残部である主成分と、この主成分100質量部に
対し、副成分としてBi2O3:0.5〜2.0質量部、Co
OとMgOとの一方または両方を合わせて0.1〜1.0質量
部およびBeOとGeOとの一方または両方を合わせて
0.05〜0.30質量部を含むことを特徴とする酸化物磁性材
料。(1) Fe 2 O 3 : 43.0 to 51.0 mol%, Cu
O: 5.0 to 12.0 mol%, NiO: 8.0 to 39.0 mol%, and ZnO: the balance of the main component, and 100 parts by mass of this main component, Bi 2 O 3 : 0.5 to 2.0 parts by mass as a sub-component, Co
0.1 to 1.0 parts by mass of one or both of O and MgO and one or both of BeO and GeO are combined.
An oxide magnetic material comprising 0.05 to 0.30 parts by mass.
【0029】(2) 原料を混合して仮焼合成し、粉砕整粒
した粉末にバインダを加え混練して所要形状に成形した
後、830〜900℃にて1〜5時間焼成することを特徴とする
上記(1)の酸化物磁性材料の製造方法。(2) Characteristically that the raw materials are mixed and calcined and synthesized, and the pulverized and sized powder is mixed with a binder to be kneaded into a desired shape and then fired at 830 to 900 ° C. for 1 to 5 hours. The method for producing an oxide magnetic material according to (1) above.
【0030】(3) Agの内部導体と、請求項1に記載の
酸化物磁性材料とからなることを特徴とする積層チップ
インダクタ。(3) A laminated chip inductor comprising an Ag inner conductor and the oxide magnetic material according to claim 1.
【0031】[0031]
【発明の実施の形態】本発明において、フェライトの組
成を上述のように限定するのは、以下の理由による。こ
こで各成分は、いずれも酸化物の形で二価または三価の
状態であるとして組成比率を限定するが、これらは酸化
物磁性材料中におけるその元素の形態を示すものではな
い。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the present invention, the reason for limiting the composition of ferrite as described above is as follows. Here, the composition ratios of the respective components are defined as being in a divalent or trivalent state in the form of oxide, but these do not indicate the form of the element in the oxide magnetic material.
【0032】Fe2O3は、フェライトの基幹成分であ
り、フェライトの主成分のうちの43.0〜51.0モル%を構
成していなければならない。43.0モル%未満の場合、十
分な透磁率が得られず、積層チップインダクタとしたと
きのインピーダンスが不足する。他方、51.0モル%を超
えて存在すると、十分な焼結密度が得られず、絶縁抵抗
も低くなる。その上、積層チップインダクタ素子の機械
的強度が不足し、長期使用による性能劣化の耐性、すな
わち耐候性の劣化をもたらすおそれがある。Fe 2 O 3 is a basic component of ferrite and must constitute 43.0 to 51.0 mol% of the main component of ferrite. If it is less than 43.0 mol%, sufficient magnetic permeability cannot be obtained, and the impedance of the multilayer chip inductor becomes insufficient. On the other hand, if it exists in excess of 51.0 mol%, a sufficient sintered density cannot be obtained and the insulation resistance also becomes low. In addition, the mechanical strength of the multilayer chip inductor element is insufficient, and there is a possibility that resistance to performance deterioration due to long-term use, that is, deterioration of weather resistance may result.
【0033】CuOはフェライトの主成分のうちの、5.
0〜12.0モル%を構成していることとする。CuOは、
焼結温度の低温化に大きく寄与し、5.0モル%を下回る
と本発明の目的とする低温度域での焼成をおこなう場合
に焼結密度が不十分になり、機械的強度の不足に加えて
耐候性が劣る原因となる。また、12.0モル%を超える
と、焼成時に表面にガラス状混合相が形成されて保持台
に溶着しやすくなり、生産性が低下することの他、絶縁
抵抗も低下する。CuO is one of the main components of ferrite.
It is assumed that it constitutes 0 to 12.0 mol%. CuO is
It greatly contributes to the lowering of the sintering temperature, and when it is less than 5.0 mol%, the sintering density becomes insufficient when firing in the low temperature range targeted by the present invention, and in addition to insufficient mechanical strength. It causes poor weather resistance. On the other hand, if it exceeds 12.0 mol%, a glassy mixed phase is formed on the surface during firing and is easily welded to the holding base, which lowers productivity and also lowers insulation resistance.
【0034】NiOはフェライトの高周波域における透
磁率を確保するために含有させる。その量は8.0モル%
未満でも、また逆に多すぎて39.0モル%を超える場合で
も、高周波域での透磁率は低下してくるので、フェライ
トの主成分中の含有量を8.0〜39.0モル%に限定する。NiO is contained in order to secure the magnetic permeability of ferrite in the high frequency range. The amount is 8.0 mol%
If it is less than the above value, or conversely, if it is too much and exceeds 39.0 mol%, the magnetic permeability in the high frequency range will decrease, so the content of ferrite in the main component is limited to 8.0 to 39.0 mol%.
【0035】ZnOはフェライトの透磁率向上のために
重要な元素であり、フェライト主成分の上記Fe
2O3、CuOおよびNiOを除いた、残りの部分を構
成するものとする。ただし、その含有比率が6.0モル%
を下回ると、得られたフェライトの磁気特性不十分や焼
結密度不足等の問題を生じ、逆に36.0モル%を超えても
磁気特性が悪くなるので、望ましいのは6.0〜36.0モル
%の範囲とすることである。ZnO is an important element for improving the magnetic permeability of ferrite.
The remaining portion excluding 2 O 3 , CuO and NiO shall be constituted. However, the content ratio is 6.0 mol%
If it is less than 1.0, problems such as insufficient magnetic properties of the obtained ferrite and insufficient sintering density will occur, and conversely, if it exceeds 36.0 mol%, the magnetic properties will deteriorate, so a desirable range is from 6.0 to 36.0 mol%. Is to
【0036】上記のフェライトを構成する主成分に対
し、助剤として下記組成の副成分を含有させる。各副成
分それぞれの含有量は、上記フェライトの主成分の合計
量を100質量部としたときの質量部で示す。With respect to the main component constituting the above ferrite, an auxiliary component having the following composition is contained as an auxiliary agent. The content of each subcomponent is shown in parts by mass when the total amount of the main components of the above ferrite is 100 parts by mass.
【0037】Bi2O3は、フェライトの低温での焼結
を促進する効果があり、0.5〜2.0質量部含有させる。B
i2O3の量が0.5質量部未満の場合、830〜900℃の焼
成温度では焼結が不十分となり、焼結密度および透磁率
が得られない。一方、2.0質量部を超える場合は、焼成
後のAg導体の断面積減少が顕著になり、内部抵抗を大
きくさせたり、さらには導体消失により素子機能を失う
おそれがある。Bi 2 O 3 has the effect of promoting the sintering of ferrite at low temperatures, and is contained in an amount of 0.5 to 2.0 parts by mass. B
When the amount of i 2 O 3 is less than 0.5 part by mass, the sintering is insufficient at the firing temperature of 830 to 900 ° C., and the sintered density and magnetic permeability cannot be obtained. On the other hand, when the amount exceeds 2.0 parts by mass, the cross-sectional area of the Ag conductor after firing becomes remarkable, which may increase the internal resistance, or the conductor function may be lost due to the disappearance of the conductor.
【0038】副成分としてMgOおよびCoOの一方ま
たは両方を合計量で0.1〜1.0質量部含有させる。MgO
およびCoOは低温焼成されたフェライトの絶縁抵抗を
増加させるが、その効果はいずれの成分でも変わらな
い。この合計量が0.1質量部未満のときは絶縁抵抗向上
の効果は得られず、1.0質量部を超えると透磁率が低下
しするとともに焼結ができなくなる。One or both of MgO and CoO as a subcomponent are contained in a total amount of 0.1 to 1.0 parts by mass. MgO
Although CoO and CoO increase the insulation resistance of low temperature fired ferrite, the effect is the same for all components. If this total amount is less than 0.1 parts by mass, the effect of improving the insulation resistance cannot be obtained, and if it exceeds 1.0 parts by mass, the magnetic permeability decreases and sintering becomes impossible.
【0039】副成分には、さらにBeOおよびGeOの
一方または両方を合計量で0.05〜0.30質量部含有させ
る。これらの成分はいずれも絶縁抵抗を増加させる効果
があり、とくにMgOおよびCoOの存在下で含有させ
ることによりその効果を発揮する。その合計量は0.05質
量部未満では絶縁抵抗増加の効果は現れない。しかし含
有量が多すぎて0.30質量部を超えると低温での焼結がで
きなくなる。The subcomponent further contains one or both of BeO and GeO in a total amount of 0.05 to 0.30 parts by mass. All of these components have the effect of increasing the insulation resistance, and particularly when they are contained in the presence of MgO and CoO, the effect is exhibited. If the total amount is less than 0.05 parts by mass, the effect of increasing insulation resistance does not appear. However, if the content is too large and exceeds 0.30 parts by mass, sintering at low temperature becomes impossible.
【0040】上記の成分の他、副成分にさらにAg2O
またはRh2O3のいずれか、あるいは両方を含有させ
ると、焼成の際にAgの拡散が抑止され、Ag内部導体
の断面積減少を低減することができる。したがって、必
要に応じこれらの酸化物を含有させることが好ましい。
その場合、少なければ効果がなく多すぎると焼結性を悪
くするので、Ag2Oでは0.01〜0.07質量部、Rh2O
3では0.2〜1.5質量部の範囲とする。これらの成分は、
他の成分を混合仮焼した後の仮焼合成粉に添加してグリ
−ンシートを作製し、一体化の焼成をおこなうのがよ
い。In addition to the above-mentioned components, Ag 2 O is further added as a subsidiary component.
Alternatively, when one or both of Rh 2 O 3 is contained, the diffusion of Ag during firing is suppressed, and the reduction of the cross-sectional area of the Ag internal conductor can be reduced. Therefore, it is preferable to include these oxides as needed.
In that case, since the bad effects and is too much without the sinterability the less, Ag 2 O in 0.01 to 0.07 parts by mass, Rh 2 O
In No. 3 , the range is 0.2 to 1.5 parts by mass. These ingredients are
It is preferable to add other components to the calcined synthetic powder after mixed and calcined to produce a green sheet, and perform integrated firing.
【0041】以上の組成の他、フェライトの特性に大き
く影響しない限りにおいて、多少の不純物の混在は許容
できる。In addition to the above composition, some impurities can be mixed as long as the characteristics of ferrite are not significantly affected.
【0042】上述のフェライトの製造は、酸化物磁性材
料の一般的な製造方法に準じておこなえばよいが、積層
チップインダクタの製造を例にとって説明すれば次のと
おりである。まず、主成分と副成分とを混合して大気中
800℃前後の温度にて仮焼し、仮焼粉を粉砕して整粒す
る。この整粒粉にバインダを加えて十分混練し、ドクタ
ーブレード法などにより、グリーンシートに成形する。The above-mentioned ferrite may be manufactured according to a general method of manufacturing an oxide magnetic material, but the manufacturing of a laminated chip inductor will be described below as an example. First, mix the main component and subcomponents in the atmosphere.
It is calcined at a temperature of around 800 ° C, and the calcined powder is crushed and sized. A binder is added to this sized powder and sufficiently kneaded to form a green sheet by a doctor blade method or the like.
【0043】グリーンシート上に導電体ペーストを印刷
し、シートを積層して所定形状に切断後、830〜900℃に
て1〜5時間焼成する。焼成温度は830℃を下回ると、焼
結不十分で磁気特性および機械的強度とも劣ったものに
なり、900℃を超えると、内部導体が細くなったり消失
したりして、良好なチップインダクタが得られなくな
る。焼成時間は、1時間未満では焼結が不十分となる。
一方、必要以上に加熱を続けても性能の向上はほとんど
認められず、加熱の時間およびエネルギーの無駄になる
ので、長くても5時間までとする。焼成後、内部導体と
接続する導体部分に入出力用端部電極を取り付け、チッ
プインダクタとする。The conductor paste is printed on the green sheet, the sheets are laminated, cut into a predetermined shape, and then fired at 830 to 900 ° C. for 1 to 5 hours. If the firing temperature is lower than 830 ° C, the magnetic properties and mechanical strength will be poor due to insufficient sintering, and if it exceeds 900 ° C, the internal conductor will become thin or disappear, and a good chip inductor will be obtained. You won't get it. If the firing time is less than 1 hour, sintering will be insufficient.
On the other hand, even if the heating is continued more than necessary, almost no improvement in performance is observed, and the heating time and energy are wasted, so the maximum is 5 hours. After firing, the input / output end electrodes are attached to the conductor portion connected to the internal conductor to form a chip inductor.
【0044】[0044]
【実施例】〔実施例1〕表1に示す調合組成比とした原
料を、各々合計量にて250gとなるように秤量し、1リッ
トルの純水とともにジルコニア製の粉砕用ボールを使用
したボールミルにて24時間混合後乾燥し、ジルコニア製
るつぼに移して大気中800℃にて仮焼合成をおこなっ
た。仮焼後X線回折によりスピネル型立方晶の化合物が
得られていることを確認した。Example 1 A ball mill using zirconia grinding balls together with 1 liter of pure water, in which the raw materials having the blending composition ratios shown in Table 1 were weighed so that the total amount was 250 g. After mixing for 24 hours in the same place, it was dried, transferred to a zirconia crucible and calcined at 800 ° C in the atmosphere. After calcination, it was confirmed by X-ray diffraction that a spinel type cubic compound was obtained.
【0045】得られた仮焼合成粉はボールミルにて湿式
粉砕後、乾燥して粒径が0.8〜1.0μmになるようメッシ
ュふるいにて整粒した。これにバインダとして10質量%
のPVA(ポリビニルアルコール)溶液を添加し、ライ
カイ機にて造粒して、造粒粉を金型にてプレスし成形し
た後、大気中にて850℃、2.0時間の焼成をおこない、外
径16mm、内径8mm、厚さ3mmのトロイダル形状試験片およ
び外径10mm、厚さ3mmの円柱状試験片を作製した。The obtained calcined synthetic powder was wet pulverized in a ball mill, dried, and sized by a mesh sieve so that the particle size became 0.8 to 1.0 μm. 10 mass% as a binder for this
PVA (polyvinyl alcohol) solution was added, granulated with a liquor machine, and the granulated powder was pressed with a mold and molded, and then fired in the atmosphere at 850 ° C for 2.0 hours to obtain an outer diameter. A toroidal test piece having a diameter of 16 mm, an inner diameter of 8 mm and a thickness of 3 mm and a cylindrical test piece having an outer diameter of 10 mm and a thickness of 3 mm were prepared.
【0046】トロイダル形状試験片にて、インピーダン
ス測定装置(日本ヒューレットパッカード社製HP4291
A)および透磁率測定装置(日本ヒューレットパッカー
ド社製HP16454A)を用い、1MHzにおける透磁率を求め
た。また、円柱状試験片にて、液浸秤量法にて密度を測
定すると共に、上下面にIn−Ga合金を付着させて電
極とし、直流定電圧電源(日本ヒューレットパッカード
社製HP4140B)を利用して、直流50V、1分値の絶縁抵抗
を測定し、電極面積と電極間距離とから抵抗率を計算し
て求めた。結果を表1に示す。An impedance measuring device (HP4291 manufactured by Hewlett-Packard Japan, Inc.) was used for the toroidal shape test piece.
A) and a magnetic permeability measuring device (HP16454A manufactured by Hewlett-Packard Japan) were used to determine the magnetic permeability at 1 MHz. In addition, the density was measured by a liquid immersion weighing method using a cylindrical test piece, and an In-Ga alloy was adhered to the upper and lower surfaces to serve as electrodes, and a DC constant voltage power source (HP4140B manufactured by Hewlett-Packard Japan) was used. Then, the insulation resistance of DC 50V for 1 minute was measured, and the resistivity was calculated from the electrode area and the distance between the electrodes. The results are shown in Table 1.
【0047】[0047]
【表1】 [Table 1]
【0048】Agの拡散発生については、積層チップイ
ンダクタと同形状の積層体を作製して調査した。上記の
仮焼合成粉にて10質量%のPVB(ポリビニルブチラー
ト)をバインダとして用い、ドクターブレード法により
厚さ70μmのグリーンシートを作製して、シート表面に
内部導体とするAg単一組成のペーストを線幅150μm、
厚さ20μmで内部導体相当のパターンにて印刷し、その
上に印刷のないグリーンシートを乗せ、これを4層重ね
て圧着後チップ形状に切断して、大気中にて900℃、2.0
時間の焼成をおこなった。この試験片は焼成後断面を研
磨し、走査型電子顕微鏡にて導体形状を観察した。この
結果も表1に併記する。The occurrence of Ag diffusion was investigated by making a laminated body having the same shape as the laminated chip inductor. Using 10% by mass of PVB (polyvinyl butyrate) as a binder in the above calcined synthetic powder, a green sheet having a thickness of 70 μm was prepared by the doctor blade method, and an Ag single composition as an internal conductor was formed on the sheet surface as an internal conductor. Paste the line width 150μm,
Print with a pattern equivalent to the internal conductor with a thickness of 20 μm, put a green sheet without printing on it, stack 4 layers of this and cut it into a chip shape after crimping, 900 ° C in air at 2.0 ° C
Baking for hours. After firing, the cross section of this test piece was polished and the shape of the conductor was observed with a scanning electron microscope. The results are also shown in Table 1.
【0049】表1の結果からあきらかなように、主成分
の組成比と、副成分の量が本発明に定める範囲内にある
ものは、いずれも密度および透磁率が高く、抵抗率の高
いフェライトが得られている。すなわち、内部導体とな
るAgペーストを焼結する温度範囲にて、当初の目標と
した焼結密度が5.0g/cm3以上、1MHzにおける透磁率は3
00以上、そして抵抗率が1000MΩcm以上のフェライトと
なっている。また、これらの本発明範囲の組成のフェラ
イトでは、Ag単体を内部導体として用いる場合の上限
温度と考えられる900℃での焼成においても、Agの拡
散は認められなかった。As is clear from the results shown in Table 1, ferrite having a composition ratio of the main component and an amount of the subcomponents within the ranges defined in the present invention has high density and magnetic permeability and high resistivity. Has been obtained. That is, in the temperature range in which the Ag paste that becomes the internal conductor is sintered, the initially targeted sintering density is 5.0 g / cm 3 or more, and the magnetic permeability at 1 MHz is 3
It is a ferrite with a resistivity of 00 or more and a resistivity of 1000 MΩcm or more. Further, in these ferrites having compositions within the scope of the present invention, Ag diffusion was not observed even when firing was performed at 900 ° C., which is considered to be the upper limit temperature when Ag alone is used as an internal conductor.
【0050】〔実施例2〕表1に示した試料番号5の組
成のフェライト仮焼粉末を用い、PVBをバインダとし
ドクターブレード法にて厚さ70μmのグリーンシートを
作製した。シート表面に、内部導体となるAg単一組成
のペーストを印刷線幅は150μm、厚さは20μmとして所
定パターンでスクリーン印刷し、積層して図1に模式的
に示したような内部構造となるチップインダクタを形成
させた。この場合のチップは2125サイズ(長さ2.0mm、
幅1.25mm、厚さ0.5mm)で、内部の導体ターン数は8と
し、積層シート間の導体接続はスルーホールとした。Example 2 Using a ferrite calcined powder having the composition of Sample No. 5 shown in Table 1, PVB was used as a binder to prepare a 70 μm thick green sheet by the doctor blade method. On the surface of the sheet, a paste of Ag single composition as an internal conductor is printed by a predetermined pattern with a print line width of 150 μm and a thickness of 20 μm, and laminated to have an internal structure as schematically shown in FIG. A chip inductor was formed. The tip in this case is 2125 size (length 2.0 mm,
The width was 1.25 mm and the thickness was 0.5 mm), the number of conductor turns inside was 8, and the conductor connection between the laminated sheets was through holes.
【0051】シートを積層圧着後上記チップサイズに切
断し、大気中にて900℃、2.0時間の焼成をおこなった。
この場合のフェライトの透磁率は330(1MHz)であっ
た。The sheets were laminated and pressure-bonded, cut into the above-mentioned chip size, and fired at 900 ° C. for 2.0 hours in the atmosphere.
The magnetic permeability of the ferrite in this case was 330 (1 MHz).
【0052】焼成後のチップの両端に入出力電極を取り
付け、実施例1で用いたインピーダンス測定装置によ
り、インピーダンスを測定した。また許容電流値は、両
端電極間に通じる電流を徐々に増していき、表面温度の
上昇幅が+3℃以内である最大電流値とした。これらの
結果は次のとおりである。Input and output electrodes were attached to both ends of the fired chip, and the impedance was measured by the impedance measuring device used in Example 1. The allowable current value was the maximum current value at which the surface temperature rise was within + 3 ° C by gradually increasing the current flowing between both electrodes. These results are as follows.
【0053】
インピーダンス|Z|:1000 Ω(100MHz)
最大許容電流 Ip :3.0 A
以上のように、本発明による積層チップインダクタは高
いインピ−ダンスを示し、許容電流値も十分大きい。Impedance | Z |: 1000 Ω (100 MHz) Maximum allowable current Ip: 3.0 A As described above, the multilayer chip inductor according to the present invention exhibits high impedance and the allowable current value is sufficiently large.
【0054】[0054]
【発明の効果】本発明の酸化物磁性材料すなわちソフト
フェライトは、従来のものよりも低温での焼成により焼
結が可能であり、高周波領域にても十分に高い透磁率を
有し、絶縁抵抗が高く、かつAgの拡散による内部導体
消失を抑止できる。このフェライトによる積層チップイ
ンダクタは、内部導体に電気抵抗の小さいAgを用いる
ことができるので、とくに大電流仕様に最適であり、高
周波特性にすぐれ、内部抵抗が低いことから、電子機器
の高性能化に効果的に活用できる。INDUSTRIAL APPLICABILITY The oxide magnetic material of the present invention, that is, soft ferrite, can be sintered by firing at a lower temperature than conventional ones, has a sufficiently high magnetic permeability even in a high frequency region, and has an insulation resistance. And the loss of the internal conductor due to Ag diffusion can be suppressed. This multilayer chip inductor made of ferrite can use Ag with a low electric resistance for the internal conductor, so it is particularly suitable for large current specifications, has excellent high frequency characteristics, and has a low internal resistance, which improves the performance of electronic equipment. Can be used effectively.
【図1】積層チップインダクタの内部導体の構造を模式
的に例示した図である。FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a structure of an internal conductor of a multilayer chip inductor.
【符号の説明】 1.フェライトの積層焼結体部分 2.入出力用端部電極 3.内部導体 4.入出力電極と接続する導電部分 5.内部導体間の接続用スルーホール[Explanation of symbols] 1. Laminated sintered body part of ferrite 2. Input and output end electrodes 3. Inner conductor 4. Conductive part connected to input / output electrodes 5. Through hole for connection between inner conductors
Claims (3)
5.0〜12.0モル%、NiO:8.0〜39.0モル%およびZn
O:残部である主成分と、この主成分100質量部に対
し、副成分としてBi2O3:0.5〜2.0質量部、CoO
とMgOとの一方または両方を合わせて0.1〜1.0質量部
およびBeOとGeOとの一方または両方を合わせて0.
05〜0.30質量部を含むことを特徴とする酸化物磁性材
料。1. Fe 2 O 3 : 43.0 to 51.0 mol%, CuO:
5.0-12.0 mol%, NiO: 8.0-39.0 mol% and Zn
O: a main component the balance, to the main component of 100 parts by mass, as an accessory component Bi 2 O 3: 0.5~2.0 parts by weight, CoO
0.1 to 1.0 parts by weight of one or both of MgO and MgO and one or both of BeO and GeO of 0.
An oxide magnetic material, characterized by containing 05 to 0.30 parts by mass.
粉末にバインダを加え混練して所要形状に成形した後、
830〜900℃にて1〜5時間焼成することを特徴とする請求
項1に記載の酸化物磁性材料の製造方法。2. A raw material is mixed and calcined and synthesized, and a pulverized and sized powder is added with a binder and kneaded to form a desired shape.
The method for producing an oxide magnetic material according to claim 1, wherein the firing is performed at 830 to 900 ° C. for 1 to 5 hours.
物磁性材料とからなることを特徴とする積層チップイン
ダクタ。3. A laminated chip inductor comprising an Ag inner conductor and the oxide magnetic material according to claim 1.
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