KR100349003B1

KR100349003B1 - 연자성 페라이트 분말의 제조방법 및 적층 칩인덕터의제조방법

Info

Publication number: KR100349003B1
Application number: KR1020000011222A
Authority: KR
Inventors: 하라다히로시
Original assignee: 티디케이가부시기가이샤
Priority date: 1999-03-09
Filing date: 2000-03-07
Publication date: 2002-08-17
Also published as: HK1030295A1; TW464594B; KR20010014533A; CN1268755A; CN1162876C; US6379579B1

Abstract

저온에서의 소결성이 뛰어난 Ni-Cu-Zn 페라이트 분말을 제조할 수 있는 방법 및 이 페라이트 분말을 사용하여 적층 칩인덕터를 제조하는 방법을 제공한다. Fe, Ni, Cu 및 Zn을 주성분으로 하는 연자성 페라이트 분말을 제조하는 방법으로서, 원료분말의 가소물과 물을 포함하는 슬러리중에 유기첨가제를 존재시키는 공정을 포함하며, 상기 유기첨가제는 수산기 및 카르복실기를 갖는 유기화합물, 그 중화염 또는 그 락톤이거나, 히드록시메틸카르보닐기를 갖는 유기화합물, 산으로서 해리할 수 있는 에놀형 수산기를 갖는 유기화합물 또는 그 중화염인 연자성 페라이트 분말의 제조방법.

Description

연자성 페라이트 분말의 제조방법 및 적층 칩인덕터의 제조방법{Method for the Preparation of Soft Magnetic Ferrite Powder and Method for the Production of Laminated Chip Inductor}

본 발명은 저온 소결이 가능한 연자성 페라이트 분말을 제조하는 방법 및 이 방법에 의해 제조된 연자성 페라이트 분말을 사용하여 적층 칩인덕터를 제조하는 방법에 관한다.

근래, 각종 전자기기의 소형화, 경량화 기술의 눈부신 진전과, 그에 따른 각 부품의 표면 실장화가 급속히 진행되고 있다. 특히 인덕터 소자는 자성체와 코일을 일체화한 소위 칩인덕터를 이용하는 것이 대부분으로 그 성능 향상이 요망되고 있다.

칩인덕터로는 자성체로서 산화물 자성재료인 Ni-Cu-Zn 페라이트를 사용하고, 코일용 도체로서 Ag 또는 Ag-Pd 합금을 사용하는 것이 일반적이다.

칩인덕터의 제조에 있어서는, 우선 Fe, Ni, Cu, Zn을 각각 포함하는 원료화합물을 볼밀 등으로 혼합한 후, 가소하여 얻어진 가소물을 분쇄하여 연자성 페라이트 분말을 얻는다. 이 연자성 페라이트 분말을 바인더 및 용매와 혼련하여 자성체 페이스트를 조제한다. 또한, 도체 분말을 바인더 및 용매를 혼련하여 도체 페이스트를 조제한다. 그리고, 이들 페이스트를 반복 인쇄하여 자성체층과 도체층을 적층한 후, 소성하여 외부전극을 형성함으로써 칩인덕터를 얻는다.

그런데, 칩인덕터의 고성능화를 도모하기 위해서는, 페라이트를 충분히 치밀화시키는데, 이 때 도체와 반응하지 않는다. 또 도체에 단선 등의 문제가 발생하지 않는다. 도체로는 전기저항이 작은 Ag 단체를 사용하는 것이 바람직하지만, Ag는 융점이 960℃로 낮다. 따라서, 도체와 페라이트와의 반응, 도체의 단선이나 박리 등이 발생되지 않고 고성능화하기 위해서는, Ag의 융점 이하, 가능한 한 낮은 온도, 예를 들어 920℃ 이하로 소성하는 것이 바람직하다.

그러나, Ni-Cu-Zn 페라이트 분말을 920℃ 이하로 소성한 경우, 페라이트의 치밀화가 진행되지 않아 투자율(透磁率) 등의 전기특성이 뛰어난 페라이트 소결체를 얻기 어렵다.

Ni-Cu-Zn 페라이트 소결체의 제조방법은 예를 들어 본 출원인에 의한 일본국 특개평 5-175032호 공보에 기재되어 있다. 이 공보에는, 공기보다 산소농도가 낮은 분위기중에서 소성함으로써 페라이트 소결체의 밀도가 향상된다는 것에 대해 기재되어 있다. 그 실시예에서는 870℃에서 소성을 행한다. 또한, 본 출원인에 의한 일본국 특공평 6-30297호 공보에는, 산화철과 2가 금속(M²)의 산화물(단, M²는 니켈 및/또는 구리, 또는 이것에 아연을 첨가한 것)을 포함하는 페라이트의 주조성에 Li₂O와 4가 금속(M⁴)의 산화물(단, M⁴는 티타늄, 주석 및 게르마늄 중 1종 이상)을 첨가함으로써, 950℃ 이하에서 저온 소성이 가능하다는 것에 대해 기재되어 있다.

그러나, 분위기 제어나 조성제어를 행하지 않고 저온에서 소성을 가능하게 하는 수단에 대해서는 제안되어 있지 않다.

본 발명의 목적은 저온에서 소결성이 뛰어난 Ni-Cu-Zn 페라이트 분말을 제조할 수 있는 방법 및 이 페라이트 분말을 사용하여 저온에서 소성할 수 있는 적층 칩인덕터를 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.

도 1은 Ni-Cu-Zn 페라이트 소결체에 대해서, 소성온도와 소결체의 밀도와의 관계를 나타내는 그래프.

도 2는 Ni-Cu-Zn 페라이트 소결체에 대해서, 소성온도와 소결체의 초투자율과의 관계를 나타내는 그래프.

도 3은 적층 칩인덕터의 구성예의 일부 절단 평면도.

(부호의 설명)

5 : 내부도체 6 : 자성층

10 : 인덕터 칩부재 41,45 : 외부전극

이러한 목적은, 하기 구조의 본 발명에 의해 달성된다:

(1) Fe, Ni, Cu 및 Zn을 주성분으로 하는 연자성(軟磁性) 페라이트 분말을 제조하는 방법에 있어서,

상기 방법은 원료분말의 가소물과 물을 포함하는 슬러리중에 유기첨가제를 존재시키는 공정을 포함하며,

상기 유기첨가제는 수산기 및 카르복실기를 갖는 유기화합물, 그 중화염 또는 그 락톤이거나, 히드록시메틸카르보닐기를 갖는 유기화합물, 산으로서 해리할 수 있는 에놀형 수산기를 갖는 유기화합물 또는 그 중화염인 연자성 페라이트 분말의 제조방법.

(2) 유기첨가제의 첨가량은 가소물 기준으로 0.05∼3.0 중량%인 상기 (1)의 제조방법.

(3) 슬러리는 상기 가소물로부터 유래된 Fe 이온 및 Cu 이온이 상기 가소물 기준으로 총 0.005∼2 중량% 포함되는 상기 (1) 또는 (2)의 제조방법.

(4) 수산기 및 카르복실기를 갖는 유기화합물은 글루콘산 또는 시트르산인 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 한 항의 제조방법.

(5) 산으로서 해리할 수 있는 에놀형 수산기를 갖는 유기화합물은 아스코르빈산인 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 한 항의 제조방법.

(6) 슬러리는 암모니아가 포함되어 있는 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 한 항의 제조방법.

(7) 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 한 항에 기재된 방법에 의해 제조된 연자성 페라이트 분말을 사용하여 자성층을 형성하는 공정을 포함하는 적층 칩인덕터의 제조방법.

본 발명자는 가소물을 습식 분쇄하여 Ni-Cu-Zn 페라이트 분말을 제조하는 경우, 슬러리 중에 상기 유기첨가제를 존재시킴으로써 그 페라이트 분말의 소결 온도를 저하시킬 수 있다는 것을 발견하였다. 구체적으로는, 소성 온도를 Ag 전극과 동시 소성이 가능한 920℃ 이하로 설정한 경우에도, 충분한 밀도와 초투자율(初透磁率)을 갖는 소결체가 얻어진다는 것을 발견하였다.

슬러리중에 페라이트의 가소물과 상기 유기첨가제를 공존시켰을 경우, 어떠한 메카니즘에 의해 저온에서 소결이 가능하게 되는가는 명확하지 않다. 그러나, 본 발명자는 슬러리 중의 금속이온량을 조사한 결과, Cu 이온의 양 및 Fe 이온의 양이 상기 유기첨가제의 유무에 강력하게 영향을 받는다는 것을 알 수 있었다. 구체적으로는 슬러리중에 각각 페라이트 가소물로부터 유래하는 Cu 이온 및 Fe 이온의 총량이 최종적으로 페라이트 가소물 기준으로 0.005∼2 중량%가 되는 경우, 특히 Cu 이온과 Fe 이온이 모두 0.01∼1.0 중량%가 되는 경우에 저온에서 소결할 수 있다는 명백한 효과가 나타난다는 것을 발견하였다. 이로 인해, 페라이트 가소물로부터 용출된 상기 금속이온이 미분쇄된 가소물에 재부착되고, 이것이 소결조제로서 작용함으로써, 저온에서 소결이 가능하게 되었다고 생각된다. Cu 이온과 Fe 이온과의 합계가 지나치게 적으면, 저온에서의 소결이 곤란해진다. 한편, 상기 범위를 초과하는 이온을 용출시키기 위해서는 유기첨가제의 첨가량을 현저하게 증가시켜야하기 때문에 바람직하지 않다. 두 이온의 합계량이 2 중량% 이하의 범위에서 저온 소결효과는 충분히 실현된다.

본 발명에 있어서, 암모니아를 유기첨가제에 첨가하고 슬러리에 첨가하면 본 발명의 효과는 보다 향상된다.

또한, 본 발명에서 사용되는 유기첨가제 중, 예를 들어 타르타르산, 1-아스코르빈산 및 시트르산은 이장(泥漿) 주입 성형법에서 성형성을 향상시키기 위한 분산제로서 알려져 있다("파인 세라믹(fine ceramics) 성형과 유기재료" p187∼188, 사이토 카츠노리 저, 주식회사 씨엠씨 발행). 또한, 글루콘산 나트륨은 콘크리트공업에서 분산제로서 알려져 있다("분산 및 응집 화학" p92∼95, 모리야마 노보루 저, 산업도서 발행). 그러나, 이들의 분야에서 상기 유기첨가제는 모두 분산제로서 이용되고 있다.

또한, WO 98/25278호 공보에 산화물 자성재료를 제조함에 있어서, 분쇄시의 수성 슬러리중에 본 발명에서 사용하는 유기첨가제를 첨가하는 것이 제안되어 있다. 그러나, 이 공보에서 상기 유기첨가제는 자장 배향시의 배향도를 향상시키기 위한 분산제로서 사용되고 있다. 또한, 이 공보에는 육방정(六方晶) 페라이트 자석에서의 분산효과는 기재되어 있지만, 연자성 페라이트 분말에 관한 실시예는 기재되어 있지 않고, 침상의 연자성 페라이트 입자의 자장 배향에 유효하다는 것에 대해서만 기재되어 있다. 또한, 이 공보에는 상기 유기첨가제를 사용하여 페라이트를 제조하는 경우, 연자성 페라이트 분말을 저온에서 소결할 수 있다는 것에 대해서는 기재되어 있지 않다.

이에 대해서 본 발명에서는, 상기 유기첨가제를 연자성 페라이트의 수성 슬러리중에 첨가함으로써, 종래 알려져 있지 않은 완전히 새로운 효과를 실현시킨다. 또한, 본 발명자의 실험에 의하면 유기첨가제를 첨가해도 연자성 페라이트 가소물을 분쇄하는데 필요한 시간(일정한 비표면적이 될 때까지의 분쇄시간)은 실질적으로 단축되지 않는다. 따라서, 상기 유기첨가제는 연자성 페라이트 분말에 대한 분산효과는 나타나지 않는다고 생각된다.

본 발명에 의해 제조되는 연자성 페라이트 분말은 Ni-Cu-Zn 페라이트로 구성된다. 본 발명에서는 페라이트의 조성에 무관하게 저온에서 치밀한 소결이 가능해진다. 따라서, 본 발명이 적용하는 Ni-Cu-Zn 페라이트의 주성분 조성은 특히 한정되지 않고, 일반적인 조성범위에서 요구특성 등에 따라 적당히 선택할 수 있다. 주성분으로서 산화물이 각각 Fe₂O₃, NiO, CuO 및 ZnO 이면, 이들 성분의 일반적인 조성범위는 예를 들어 다음과 같다:

Fe₂O₃: 35∼50 몰%,

NiO : 4∼50 몰%,

CuO : 4∼16 몰%, 및

ZnO : 5∼40 몰%

즉, 본 발명은 Fe₂O₃함유량이 많은 고투자율(高透磁率) 재료 또는 Fe₂O₃함유량이 적은 저투자율(低透磁率) 재료에도 적용할 수 있다. 주성분 산화물의 함유량을 한정하는 이유는 이하와 같다. Fe₂O₃이 지나치게 적으면 비자성상의 생성량이 증대하여 손실증대의 원인이 되고, Fe₂O₃이 지나치게 많으면 소결성이 현저하게 나빠진다. NiO가 지나치게 적으면 손실이 커지고, NiO가 지나치게 많으면 고가가 된다. CuO가 지나치게 적으면 소결성이 나빠지고, CuO가 지나치게 많으면 상대적으로NiO가 적어지기 때문에 손실이 커진다. ZnO가 지나치게 적으면 투자율이 낮아지고, ZnO가 지나치게 많으면 큐리(curie)온도가 지나치게 낮아진다.

페라이트 분말중에는 상기 주성분 산화물 외에, 부가성분 또는 불가피한 성분으로서 다른 금속산화물, 예를 들어 Co, W, Bi, Si, B, Mn, Zr, Ca, Ta, Mo, P, Y, Mg 등의 산화물이 필요에 따라 포함될 수 있다.

본 발명에 있어서, 연자성 페라이트 분말은 이하에 설명하는 방법에 의해 제조된다.

우선, 원료분말의 가소물을 제조한다. 원료분말에는 Ni-Cu-Zn 페라이트의 제조에 통상적으로 사용되는 각종 원료, 즉 산화물 또는 소성에 의해 산화물이 되는 각종 화합물을 사용할 수 있다. 가소는 산화성 분위기중에서 통상 공기중에서 행할 수 있고, 가소온도(유지온도)는 통상 700∼900℃, 가소시간(온도유지시간)은 통상 0.5∼10 시간으로 하는 것이 바람직하다.

이렇게 하여 얻어진 가소물을 물과 혼합하여 분쇄용 슬러리를 조제한다. 그리고, 이 분쇄용 슬러리를 가소물이 소정의 입경 또는 비표면적이 될 때까지 습식 분쇄를 한 후, 건조하여 연자성 페라이트 분말을 얻는다.

본 발명에서는, 상기 분쇄용 슬러리중에 유기첨가제를 존재시킨다. 유기첨가제는 분쇄전, 분쇄중 및 분쇄후의 어떠한 시점에서도 첨가할 수 있다. 슬러리중에 유기첨가제가 존재하고, 이에 의해 슬러리중에 금속이온이 용출되는 한 본 발명의 효과는 실현된다.

습식 분쇄시간은 특별히 한정되지 않고, 가소물의 평균 입경이 약 0.4∼2.0㎛, 또는 가소물의 비표면적이 약 3∼11 ㎡/g, 바람직하게는 약 3∼8 ㎡/g이 되도록 분쇄수단 등의 각종 조건에 따라 적당하게 결정할 수 있다. 또한, 분쇄수단은 특별히 한정되지 않고, 통상 볼밀, 아트라이터, 진동밀 등을 사용하는 것이 바람직하다. 그런데, 저온에서 소결하기 위해서는 가소물을 미세한 지름까지 분쇄하면 된다고 알려져 있지만, 미세해지도록 강력한 분쇄를 장시간 행하면, 지르코니아 볼이나 철 볼 등으로 이루어지는 분쇄매체가 마모하고, 그것에 의한 가소물이 오염된다는 문제점이 있다. 이에 대해서 본 발명에서는, 가소물의 평균 입경이나 비표면적이 상기 범위가 될 정도로 비교적 거친 분쇄를 해도 저온 소결이 가능하기 때문에, 분쇄 매체의 마모에 의한 가소물의 오염이 발생하기 않고, 안정된 특성의 페라이트가 얻어진다.

분쇄용 슬러리중의 가소물의 함유량, 즉 고형성분의 농도는, 바람직하게는 15∼50중량%, 보다 바람직하게는 20∼35중량%이다. 고형분 농도가 지나치게 낮거나 또는 지나치게 높아도 분쇄 효율 및 분쇄의 균일성이 낮아진다.

이하, 유기첨가제에 대해서 설명한다. 본 발명에서 사용되는 유기첨가제는 수산기 및 카르복실기를 갖는 유기화합물, 그 중화염, 그 락톤, 또는 히드록시메틸카르보닐기를 갖는 유기화합물, 산으로서 해리될 수 있는 에놀형 수산기를 갖는 유기화합물 및 그 중화염이고, 이 중에서 산으로서 작용하는 것이 바람직하다.

상기 각 유기화합물은 탄소수가 바람직하게는 3∼20, 보다 바람직하게는 4∼12 이며, 또한 산소원자와 2중 결합한 탄소원자 이외의 탄소원자 중 적어도 50% 이상에 수산기가 결합하는 것이 바람직하다. 그러나, 탄소원자에 수산기의 결합비율은 유기화합물에 대해서 한정되는 것으로 유기첨가제 자체에 대해서 한정되는 것이 아니다. 예를 들어 유기첨가제로서, 수산기 및 카르복실기를 갖는 유기화합물(히드록시카르본산)의 락톤을 사용할 때, 수산기의 결합비율의 한정은 락톤이 아닌 히드록시카르본산 자체에 적용된다.

상기 유기화합물의 기본골격은 쇄식 또는 환식일 수 있고, 또한 포화 또는 불포화결합을 포함할 수 있다.

유기첨가제로는, 구체적으로 히드록시카르본산, 그 중화염, 또는 그 락톤이 바람직하고, 특히 글루콘산(C=6 ; OH=5 ; COOH=1), 그 중화염, 또는 그 락톤, 락트비온산(C=12 ; OH=8 ; COOH=1), 타르타르산(C=4 ; OH=2 ; COOH=2) 또는 이들의 중화염, 및 글루코헵톤산 γ-락톤(C=7 ; OH=5)이 바람직하다. 이들 중에서는 저온 소결에 있어서의 특성향상 효과가 높고, 또한 저가인 점에서 글루콘산, 그 중화염, 또는 그 락톤이 바람직하다.

히드록시메틸카르보닐기를 갖는 유기화합물로는 소르보스(sorbose)가 바람직하다.

산으로서 해리할 수 있는 에놀형 수산기를 갖는 유기화합물로는 아스코르빈산이 바람직하다.

또한, 본 발명에서는 시트르산 또는 그 중화염도 유기첨가제로서 사용 가능하다. 시트르산은 수산기 및 카르복실기를 갖지만, 산소원자와 2중 결합한 탄소원자 이외의 탄소원자 중 적어도 50% 이상에 수산기가 결합하는 조건은 만족하지 않는다. 그러나, 본 발명의 효과는 실현된다.

이하에, 바람직한 유기첨가제 일부에 대해 구조를 나타낸다.

〈D-글루콘산〉

〈α-D-글루코헵톤산 γ-락톤〉

〈락트비온산〉

〈(R,R)-타르타르산〉

〈아스코르빈산〉

〈L-(-)-소르보스〉

상기 유기첨가제는 단독 또는 2종 이상을 병용할 수 있다.

유기첨가제의 첨가량은 가소물에 대해서, 바람직하게는 0.05∼3.0 중량%, 보다 바람직하게는 0.10∼2.0 중량%이다. 유기첨가제가 지나치게 적으면 본 발명의 효과가 불충분해 진다. 한편, 유기첨가제가 지나치게 많으면 성형체나 소결체에 크랙이 쉽게 발생된다.

유기첨가제가 수용액중에서 이온화할 수 있는 첨가제, 예를 들어 산이나 금속염인 경우에, 유기첨가제의 첨가량은 이온 환산치로 한다. 즉, 수소이온이나 금속이온을 제외한 유기성분으로 환산하여 첨가량을 구한다. 또한, 유기첨가제가 수화물인 경우는 결정수를 제외하고 첨가량을 구한다.

또한, 유기첨가제가 락톤 또는 락톤을 포함하는 경우, 락톤이 모두 개환하여 히드록시카르본산으로 된다는 가정하에 히드록시카르본산 이온환산으로 첨가량을 구한다.

본 발명에서는, 유기첨가제와 더불어 슬러리중에 암모니아를 추가로 존재시키는 것이 바람직하다. 암모니아를 첨가하는 경우 보다 저온에서 소결이 가능해지고, 또는 같은 온도이면 보다 치밀한 소결체가 얻어진다. 암모니아는 암모니아수로서 첨가할 수 있다. 또한, 암모니아를 첨가하면 슬러리중의 이온량, 특히 Fe 이온량이 증가하는 경향이 있다. 단, 암모니아 첨가량이 지나치게 많으면 이온용출이 오히려 억제되는 경우도 있기 때문에, 암모니아 첨가량은 가소물에 대해서 5 중량% 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 암모니아 첨가에 의한 효과를 충분하게 발휘시키기 위해서는 암모니아 첨가량을 가소물에 대해서 0.1 중량% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 암모니아는 분쇄전, 분쇄중 및 분쇄후의 모든 시점에서 첨가할 수 있지만, 통상 유기첨가제와 동시에 첨가하는 것이 바람직하다.

상술한 순서에 의해 제조된 연자성 페라이트 분말은 다양한 용도에 적용할 수 있지만, 특히 각종 인덕터의 자성체 코어를 제조하는데 적합하다. 인덕터의 자성체 코어는 연자성 페라이트 분말을 성형하여 소성함에 따라 제조된다. 본 발명에 의해 제조되는 연자성 페라이트 분말은 산화성 분위기, 통상적으로는 공기중에서 소성하는 것이 바람직하다. 소성온도(유지온도)는 통상 800∼1100℃, 소성시간(유지시간)은 통상 1∼6시간이 바람직하다. 단, 본 발명에 의해 제조되는 연자성 페라이트 분말은 920℃ 이하에서 소성한 경우에도 자성체 코어로서 충분한 특성이 얻어진다. 따라서, 본 발명에 의해 제조되는 연자성 페라이트 분말은 Ag 전극과 동시에 소성해야 하는 적층 칩인덕터의 제조에 특히 적합하다. 또한, Ag 전극을 갖는 적층 칩인덕터의 제조에 있어서, Ag와의 반응에 의한 페라이트의 특성 저하를 충분히 억제하기 위해서는 소성온도를 910℃ 이하, 특히 900℃ 이하로 하는 것이 바람직하지만, 이러한 저온에서 소성된 경우라도 자성체 코어로서 충분한 특성을 얻을 수 있다.

이하에, 적층 칩인덕터 및 그 제조방법에 대해서 설명한다.

도 3에 도시된 적층 칩인덕터는 자성층(6)과 내부도체(5)를 적층하여 구성된 인덕터 칩부재(10)과, 이 인덕터칩부재(10) 표면에 형성된 외부전극(41, 45)을 갖는다.

적층 칩인덕터의 각 부분의 구성은 종래의 각종 구성에서 선택할 수 있고, 예를 들어 외형은 거의 직방체상이 된다. 그리고, 통상 도 3에 나타난 바와 같이, 자성층(6) 내의 내부도체(5)는 나선상으로 배치되어 내부코일을 구성하고, 그 양단부는 외부전극(41, 45)에 접속된다. 외부전극(41, 45)은 단독의 전극층으로 할 수도 있지만, Cu, Ni, Sn 또는 솔더 등으로 형성된 피복층을 구비할 수도 있다. 이러한 피복층은 솔더부착시의 솔더 습윤성, 솔더 내열성을 향상시킨다. 내부도체(5)의 코일 패턴은 특별히 한정되지 않는다. 코일수는 용도에 따라서 적절히 선택할 수 있지만, 통상 1.5∼15.5 턴(turn)정도로 한다.

적층 칩인덕터의 각 부분의 크기는 특별히 한정되지 않고, 용도에 따라 적절히 결정할 수 있다. 예를 들어 자성층의 두께는 약 20∼100㎛로 하는 것이 바람직하다. 외부전극의 두께는 통상 약 10∼100㎛로 하는 것이 바람직하고, 피복층을 포함한 총 두께는 약 15∼130㎛로 하는 것이 바람직하다. 외부전극의 폭은 목적에 따라 설정할 수 있으나, 통상 약 0.2∼0.4㎜로 하는 것이 바람직하다. 내부도체(5)의 두께는 통상 약 5∼30㎛로 하는 것이 바람직하다. 인덕터칩부재(10)의 크기도 용도에 따라 적절하게 결정할 수 있지만, 통상 (1.0∼4.5㎜)×(0.5∼3.2㎜)×(0.6∼2.0㎜)정도로 하는 것이 바람직하다.

내부도체(5)에 함유되는 도전재는 비저항이 작은 Ag를 주성분으로 하는 것이 바람직하다. Ag를 주성분으로 하는 도전재로는 Ag, 또는 Ag-Pd, Ag-Pt, Ag-Pd-Pt 등의 Ag 합금이 바람직하고, 특히 Ag가 바람직하다. Ag 합금중의 Ag의 함유율은 75 질량% 이상인 것이 바람직하다.

외부전극(41, 45)은 Ag을 주성분으로 하는 도전재를 사용하는 것이 바람직하다. Ag를 주성분으로 하는 도전재로는 Ag 또는 Ag 합금이 바람직하고, 특히 Ag가 바람직하다. 또한, Ag 합금으로서 Ag-Pd 합금, Ag-Cu 합금이 바람직하고, 이들 중에서 Ag-Pd 합금이 바람직하다. Ag 합금 중 Ag의 함유율은 75 질량% 이상인 것이 바람직하다. 외부전극중에는 붕규산연(硼珪酸鉛)유리(glass) 등의 각종 유리가 함유될 수 있다.

적층 칩인덕터를 제조하기 위해서는, 우선 자성체 페이스트, 내부도체 페이스트 및 외부전극 페이스트를 조제한다.

자성체 페이스트는 본 발명에 의해 제조한 연자성 페라이트 분말을 유기 부형제와 혼련하여 조제할 수 있다. 유기 부형제란 바인더를 유기용제중에 용해한 것이다. 유기 부형제용 바인더는 특별히 한정되지 않고, 에틸셀룰로오스, 폴리비닐부티랄 등의 통상의 각종 바인더로부터 적절히 선택할 수 있다. 또한, 사용하는 유기용제도 특별히 한정되지 않고, 인쇄법이나 시트법 등의 방법에 따라 테르피네올, 부틸카르비톨, 아세톤, 톨루엔 등의 각종 유기용제로부터 적절히 선택할 수 있다. 자성체 페이스트를 수계의 도료로 하는 경우, 수용성 바인더나 분산제 등을 물에 용해시킨 수계 부형제와 연자성 페라이트 분말을 혼련할 수 있다. 수계 부형제에 사용되는 수용성 바인더는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 폴리비닐알코올, 셀룰로오스, 수용성 아크릴수지 등을 사용할 수 있다.

내부도체 페이스트는 상기 도전재 또는 소성에 의해 상기 도전재가 되는 각종 산화물, 유기금속화합물 및 레지네이트 등과 함께 상기한 유기 부형제를 혼련하여 조제할 수 있다.

외부전극 페이스트는 상기한 내부도체 페이스트와 동일하게 하여 조제할 수 있다.

적층 칩인덕터를 인쇄법에 의해 제조하는 경우, 내부도체 페이스트가 코일 패턴이 되도록 PET 필름 등으로 이루어진 기체 위에 자성체 페이스트와 내부도체페이스트를 선택적으로 인쇄하여 적층체를 형성한다. 다음으로 소정의 형상 및 치수가 되도록 절단하여 그린칩으로 한 후, 기체로부터 그린칩을 박리한다. 한편, 시이트법에 의해 제조하는 경우, 우선 자성체 페이스트를 사용하여 그린 시이트를 형성하고 그린 시이트에 관통공을 천설한다. 이어서, 그린 시이트에 내부도체 페이스트를 인쇄하여 이들을 적층하고, 얻어진 적층체를 절단하여 그린칩으로 한다. 이어서, 어느 방식에서나 그린 칩을 소성하여 인덕터 칩부재를 얻고, 이 인덕터 칩부재에 외부전극 페이스트를 인쇄 또는 전사하고 소성함으로써 적층 칩인덕터를 얻는다. 외부전극용 페이스트의 소성조건은 예를 들어 600∼800℃에서 10분∼1시간 정도로 하는 것이 바람직하다.

이렇게 하여 제조된 적층 칩인덕터는 솔더부착 등에 의해 프린트기판상에 실장되어 각종 전자기기 등에 사용된다.

또한, 본 발명에 의해 제조되는 연자성 페라이트 분말은 적층 칩인덕터에 한정되지 않고, 적층형 인덕터를 갖는 각종 칩부품, 예를 들어 IC 복합부품 등에도 적용할 수 있다.

(실시예)

실시예 1∼5

Fe₂O₃: 49 몰%,

NiO : 18 몰%,

CuO : 12 몰%,

ZnO : 21 몰%

의 비율이 되도록 이들 산화물을 칭량하고, 습식 미디어 교반형 분쇄기를 사용하여 4시간 습식 혼합하였다. 이 습식 혼합에는 분산매로서 순수한 물을 사용하였다.

이어서, 혼합물을 스프레이 건조기로 건조하고, 700℃에서 2시간 가소하여 Ni-Cu-Zn 페라이트의 가소물을 얻었다.

이 가소물을 순수한 물과 혼합하여 분쇄용 슬러리을 조제하였다. 이 분쇄용 슬러리중의 고형분(가소물) 농도는 25중량%로 하였다. 또한, 슬러리중에는 표 1에 나타내는 바와 같이, 유기첨가제, 또는 유기첨가제와 암모니아를 첨가하였다. 또한, 암모니아는 농도 50중량%의 암모니아수로 첨가하였다. 표 1에 나타난 유기첨가제 및 암모니아의 첨가량은 가소물을 기준으로 한 것이다.

이 분쇄용 슬러리를 습식 미디어 교반형 분쇄기로 7시간 분쇄한 후, 스프레이 건조기로 건조시켜 Ni-Cu-Zn 페라이트 분말을 얻었다. 이 분쇄에 의해, 페라이트 분말의 비표면적은 4.4㎡/g (평균입경 1.4㎛)이 되었다. 분쇄 후, 슬러리중의 금속 이온을 ICP 발광분석법에 의해 측정하고, 가소물에 대한 Cu 이온 및 Fe 이온 각각의 중량비를 구하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.

	유기첨가량	유기첨가제첨가량(중량%)	암모니아첨가량(중량%)	Fe 이온(중량%)	Cu 이온(중량%)
실시예 1	글루콘산	0.5	-	0.06	0.08
실시예 2	시트르산	0.25	-	0.08	0.07
실시예 3	글루콘산	0.5	1.0	0.07	0.09
실시예 4	글루콘산구리	0.25	1.0	0.06	0.12
실시예 5	아스코르빈산	0.25	1.0	0.04	0.30

이 페라이트 분말 100g에 폴리비닐알코올 1.0 g를 첨가하고 혼합하여 과립으로 하였다. 이 과립을 98 ㎫ (1,000 ㎏f/㎠)의 압력으로 프레스 성형하여 지름 21㎜의 환상 성형체를 얻었다. 이 성형체를 도 1 및 도 2에 나타난 온도에서 2시간 동안 유지함으로써 소성하여 Ni-Cu-Zn 페라이트 소결체를 얻었다.

이 소결체의 밀도를 아르키메데스방식에 따라 측정하였다. 또한, 이 소결체의 100㎑에서의 초투자율을 LCR METER 4274A(HEWLETT PACKARD사 제조)로 측정하였다. 소성온도와 밀도와의 관계를 도 1에, 소성온도와 초투자율과의 관계를 도 2에 각각 나타낸다.

(비교예 1)

분쇄용 슬러리에 유기첨가제와 암모니아 어느 것도 첨가하지 않은 것 이외에는 상기 실시예와 동일하게 하여 소결체를 제조하고, 상기 실시예와 동이한 측정을 행하였다. 결과를 도 1 및 도 2에 나타낸다. 또한, 상기 실시예와 동일하게 하여 슬러리중의 이온량을 측정한 결과, Cu 이온 및 Fe 이온은 검출되지 않았다.

평가

도 1 및 도 2로부터 본 발명의 효과가 뚜렷해짐을 알 수 있다. 즉, 연자성 페라이트 분말을 제조할 때의 습식 분쇄공정에서 슬러리중에 소정의 유기첨가제를 첨가한 실시예 1∼5에서는, 소성온도를 900℃ 정도로 낮게 한 경우라도 4.8g/㎤ 이상의 충분한 밀도가 얻어지고, 또한 150을 넘는 충분한 초투자율이 얻어진다. 한편, 유기첨가제를 첨가하지 않은 비교예 1에서는, 저온소성시의 소결체 밀도 및 초투자율 모두가 실시예 1∼5에 비해서 크게 뒤떨어진다.

또한, 상기 실시예에서 제조한 연자성 페라이트 분말을 자성층 재료로, 또한 Ag을 내부도체 재료로 사용하고, 소성온도를 910℃로 설정함으로써 적층 칩인덕터를 제작한 결과, 도 1 및 도 2에 나타난 특성에 따른 우수한 인덕터 특성이 얻어졌다.

Claims

Fe, Ni, Cu 및 Zn을 주성분으로 하는 연자성 페라이트 분말을 제조하는 방법에 있어서,

상기 방법은 원료분말의 가소물과 물을 포함하는 슬러리중에 유기첨가제를 존재시키는 공정을 포함하며,

상기 유기첨가제는 수산기 및 카르복실기를 갖는 유기화합물, 그 중화염 또는 그 락톤이거나, 히드록시메틸카르보닐기를 갖는 유기화합물, 산으로서 해리할 수 있는 에놀형 수산기를 갖는 유기화합물 또는 그 중화염인 연자성 페라이트 분말의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 유기첨가제의 첨가량은 가소물 기준으로 0.05∼3.0 중량%인 연자성 페라이트 분말의 제조방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 슬러리는 상기 가소물로부터 유래된 Fe 이온 및 Cu 이온이 상기 가소물 기준으로 총 0.005∼2중량% 포함되는 연자성 페라이트 분말의 제조방법.
제1항에 있어서, 수산기 및 카르복실기를 갖는 유기화합물은 글루콘산 또는 시트르산인 연자성 페라이트 분말의 제조방법.
제1항에 있어서, 산으로서 해리할 수 있는 에놀형 수산기를 갖는 유기화합물은 아스코르빈산인 연자성 페라이트 분말의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 슬러리는 암모니아가 포함되어 있는 연자성 페라이트 분말의 제조방법.
제1항에 기재된 방법에 의해 제조된 연자성 페라이트 분말을 사용하여 자성층을 형성하는 공정을 포함하는 적층 칩인덕터의 제조방법.