(57)【要約】【課題】  ８００℃から８５０℃程度の低温で焼結が行え、１ＧＨｚ程度にて高周波数帯域においてもでの使用が可能緻密な薄膜を形成でき、配合する各組成の微粉化は比較的に低いレベルでよい低温焼結用電極材料を提供すること【解決手段】    ４０〜５０ｍｏｌ％のＦｅ２Ｏ３，１５〜２５ｍｏｌ％のＮｉＯ，５〜２０ｍｏｌ％のＣｕＯ，１５〜２５ｍｏｌ％のＺｎＯからなるフェライト材料に、下記組成のガラスを４０〜７９ｖｏｌ％と、石英を２０〜５０ｖｏｌ％を混合して形成される組成とし、ガラス成分は、ＳｉＯ２を７０ｗｔ％〜８５ｗｔ％，Ｂ２Ｏ３を１２ｗｔ％〜２５ｗｔ％，Ｋ２Ｏを１ｗｔ％〜５ｗｔ％，Ａｌ２Ｏ３を０〜８ｗｔ％という関係を満たす組成配分とした。ガラスの存在比率が多くなることもあり、低温で焼結が行えるようになり、誘電率も１ＧＨｚ以上の高周波数帯域まで安定した値を保持できる。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
４０〜５０ｍｏｌ％のＦｅ２Ｏ３，１５〜２５ｍｏｌ％のＮｉＯ，５〜２０ｍｏｌ％のＣｕＯ，１５〜２５ｍｏｌ％のＺｎＯからなるフェライト材料に、下記組成のガラスを４０〜７９ｖｏｌ％と、石英を２０〜５０ｖｏｌ％を混合して形成される組成とし、
当該ガラス成分は、ＳｉＯ２を７０ｗｔ％〜８５ｗｔ％，Ｂ２Ｏ３を１２ｗｔ％〜２５ｗｔ％，Ｋ２Ｏを１ｗｔ％〜５ｗｔ％，Ａｌ２Ｏ３を０〜８ｗｔ％という関係を満たす組成配分であることを特徴とする磁気組成物。
【請求項２】
前記フェライト材料は、１０ｖｏｌ％以上添加するものであることを特徴とする請求項１に記載の磁気組成物。
【請求項３】
請求項１または２に記載の磁気組成物を用いて構成されるインダクタ。
【請求項４】
請求項１または２に記載の磁気組成物を用いて構成される電子回路用基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気組成物及びインダクタ並びに電子回路用基板に関するもので、より具体的には、特に高周波の電子部品の使用に適したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、積層コンデンサ，積層インダクタ等のチップ部品は、フェライト等で形成される絶縁膜と、導電性ペーストを用いて所定パターンに形成される導体パターンとを適宜の順に積層することにより、内部に所望の導体パターンからなる内部導体を内蔵するチップ体を製造する。その後、そのチップ体を焼成してチップ部品が形成される。
【０００３】
導電性ペーストをＡｇあるいはＡｇ合金から形成した場合、Ａｇの融点（９６１．９３℃）以下で焼成する必要がある。そこで、特許文献１等に開示された発明のように、フェライト材料にガラス材料を添加することで、焼成温度を低温（特許文献１では、９３０℃）にすることができることが報告されている。
【特許文献１】特開２００２−２５２１０９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年の電子機器に実装される電子回路における使用周波数帯域が高周波数化するのに伴い、高い周波数帯域で使用可能な材料の開発が望まれている。しかし、従来のフェライト材料を用いたチップ部品では、磁気共鳴ピークが数ＭＨｚ程度となり、それ以上の高い周波数帯での使用に適していない。また、その磁気共鳴ピークに対応して比誘電率μも、低い周波数帯域では、ある程度の高い値となるものの、１００ＭＨｚ程度を超えると急激に低下してしまい、目的のμを得られないという問題もある。
【０００５】
さらに、上記の特許文献１に開示された発明では、焼成温度は９３０℃程度となり、Ａｇの融点よりは低温にすることができる。しかし、焼成温度をさらに低くしたいという要求があり、係る要求には十分に応えることができなかった。
【０００６】
この発明は上記した課題を解決するもので、その目的は、積層タイプのチップ部品の絶縁層等に使用することができ、１ＧＨｚ付近に磁気共鳴ピークを持ち、１ＧＨｚ近くの高い周波数帯域まで、安定して一定のμを持つ磁気組成物及び電子部品を提供することを目的とする。さらに、焼成温度を８８０℃より好ましくは８５０℃以下にして低温焼結を可能とすることを副次的な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した目的を達成するために、本発明に係る磁気組成物は、(１)４０〜５０ｍｏｌ％のＦｅ２Ｏ３，１５〜２５ｍｏｌ％のＮｉＯ，５〜２０ｍｏｌ％のＣｕＯ，１５〜２５ｍｏｌ％のＺｎＯからなるフェライト材料に、下記組成のガラスを４０〜７９ｖｏｌ％と、石英を２０〜５０ｖｏｌ％を混合して形成される組成とし、当該ガラス成分は、ＳｉＯ２を７０ｗｔ％〜８５ｗｔ％，Ｂ２Ｏ３を１２ｗｔ％〜２５ｗｔ％，Ｋ２Ｏを１ｗｔ％〜５ｗｔ％，Ａｌ２Ｏ３を０〜８ｗｔ％という関係を満たす組成配分とした。本発明では、フェライト材料と、ガラスと、石英を所望の比率で混合して構成される。従って、仮に、ガラスの成分量が最小の４０ｖｏｌ％の場合、石英は最大５０ｖｏｌ％、つまり、２０〜５０ｖｏｌ％の範囲のいずれの値もとることができる。一方、ガラスの成分量が最大の７９ｖｏｌ％の場合、石英は最小の２０ｖｏｌ％とするとフェライト材料が１ｖｏｌ％となり、これも本発明の範囲内となる。ただし、石英の成分量が２１ｖｏｌ％となると、ガラスと石英とで１００ｖｏｌ％になってしまいフェライト材料を混合することができなくなる。従って、係る場合、石英の成分量は２１ｖｏｌ％未満になるように設定する。また、実際には、フェライト材料は少なくとも１ｖｏｌ％混合するようにするため、上記の場合は石英の成分量は２０ｖｏｌ％となる。もちろん、ガラス成分が４０ｖｏｌ％より多く、７９ｖｏｌ％未満の範囲内の場合、フェライト材料の成分量が所定量含むように石英の成分量の上限が規定される。
【０００８】
従来の、フェライト材料に対して焼結助剤としてガラス材料を少量添加といった技術思想を転換し、ガラス材料の混合比率を多くした。これにより、磁気共鳴ピークを１ＧＨｚ付近の高い周波数帯に移動することができる。係る効果を得るためには、フェライト材料に対するガラスの存在が同等以上になる必要がある。そして、本発明では、石英を２０ｖｏｌ％以上含むため、ガラスが４０ｖｏｌ％以上あれば係るガラスがフェライト材料以上存在することになる。そしてフェライト材料にガラスを混合して焼成すると、ガラスの軟化点付近で融解し、液相焼結化する。このとき、ガラスが５０ｖｏｌ％以上になると、ガラスの表面張力により緻密化が促進されるので、上記の効果が発揮する。
【０００９】
一方、フェライト材料と、上記の組成比からなるガラスを混合（石英なし）する場合、がガラスが８０ｖｏｌ％以上になると、表面張力によりチップ体等を形成した場合に角部が丸みを帯びてしまい、矩形状等の所望の形状に形成することができなくなると共に、内部に発泡が生じてしまう。そこで、本発明では、石英をあわせて混合することで、ガラスと石英を合わせた成分量が、８０ｖｏｌ％以上、つまり、フェライト材料が２０ｖｏｌ％未満にすることが可能となる。これは、石英（結晶化したＳｉＯ２）は融点が１５００℃と高く、本発明が想定する焼成温度（たとえば、Ａｇの融点以下の低温度である９００℃程度、さらには８５０〜８００℃）では発泡や溶解しない。そのため、石英（結晶化したＳｉＯ２）が骨材の役割を果たし、フェライト材料の成分量が２０ｖｏｌ％未満となってもチップの変形（角部の丸み）が生じない。また、ガラスの成分量は７９ｖｏｌ％以下であるので、焼成時に発泡も生じない。なお、発泡すると密度が低下するので、理想状態の密度に対する実際の密度の比である相対密度を求め、相対密度が一定値(たとえば９０％)以上のものが、効果があると判断することができる。また、相対密度９０％以上であれば、材料の耐吸湿性や強度が向上し、実用化に支障がないためである。さらに、ガラスの存在比率が増すことも相まって、焼成温度を低くすることができ、８００〜８５０℃程度にすることもできる。もちろん、焼成温度は、上記の温度範囲以上で焼成することを妨げない。
【００１０】
そして、ガラス，石英並びにフェライト材料の組成比を適宜変更して製造した磁気組成物を実際に焼成した結果、上記の範囲が有効であることが確認できた。さらに、各組成についての上下限値の臨界的な意味は、以下の通りと思われる。
【００１１】
（２）また、前記フェライト材料は、１０ｖｏｌ％以上添加するものとするとよい。すなわち、上述したように、フェライト材料は、少しでも添加されていれば、添加していないものに比べると高い一定の比誘電率を持つ。そして、その比誘電率は、１ＧＨｚ以上の高周波領域においてもほぼ同じ値を保つので、本発明では添加されていればよいが、より好ましくは、フェライト材料の成分量が１０ｖｏｌ％以上とすることである。このようにすると、比誘電率は、１．２〜１．３程度となる。よって、インダクタンスに適用することが可能となり、使用可能な対象製品・利用分野が広くなるので好ましい。
【００１２】
（３）本発明に係るインダクタ並びに電子回路用基板は、上記の（１）または（２）に記載の磁気組成物を用いて構成される。ここでインダクタは、積層インダクタ（積層チップインダクタ）であり、導体パターンからなるコイルを内蔵するチップ体に用いられる。このチップ体は、シート状の磁気組成物を積層して構成される。また、電子回路用基板は、たとえば、ＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramic)多機能性基板等として実現することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、１ＧＨｚ付近に磁気共鳴ピークを持ち、１ＧＨｚ近くの高い周波数帯域まで、安定して一定の透磁率を持たせることができる。さらに、焼成温度を８５０℃以下にすることができる。しかも、フェライト材料の成分量が、２０ｖｏｌ％未満といったまで少なくすることができ、それに伴い、磁気共鳴ピーク（透磁率が低下し始める周波数）をより高い周波数に位置させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好適な実施の形態について説明する。本発明に係る磁気組成物は、所定のフェライト材料と、を４０〜７９ｖｏｌ％のガラスと、２０〜５０ｖｏｌ％の石英とを混合して形成される。フェライト材料は、４０〜５０ｍｏｌ％のＦｅ２Ｏ３，１５〜２５ｍｏｌ％のＮｉＯ，５〜２０ｍｏｌ％のＣｕＯ，１５〜２５ｍｏｌ％のＺｎＯの組成範囲内のものを用いる。また、ガラスは、ＳｉＯ２を７０ｗｔ％〜８５ｗｔ％，Ｂ２Ｏ３を１２ｗｔ％〜２５ｗｔ％，Ｋ２Ｏを１ｗｔ％〜５ｗｔ％，Ａｌ２Ｏ３を０〜８ｗｔ％という関係を満たす組成配分とする。
【００１５】
この磁気組成物は、たとえば以下に示す工程により製造することができる。すなわち、上記のフェライト材料の各原料成分を所定量秤量し、公知のフェライト材料の製造工程に従い仮焼きする。この仮焼き後のフェライト材料（上記の組成範囲内となっている）と、上記の組成範囲で形成されたガラス並びに石英をボールミルポットに混合する。このとき、ガラスが４０〜７９ｖｏｌ％で石英が２０〜５０ｖｏｌ％（ただし、両者を合計して１００ｖｏｌ％未満、好ましくは、９９ｖｏｌ％以下でより好ましくは）となるように秤量する。
【００１６】
次いで、エタノール等のアルコールを所定量秤量し、上記のフェライト材料とガラスと石英を混合投入したボールミルポット内に投入する。そして、そのボールミルにて、２０時間程度混合粉砕する。粉砕後の粉体の粒径（Ｄ５０)は、０．８μｍ程度となる。この粉体を乳鉢等でさらに解砕する。この解砕した粉体と、エチルセルロース等のバインダを混ぜ、シート成形を行うことで、シート状の磁気組成物が製造される。
【００１７】
本発明に係る電子部品(積層インダクタ）の一実施形態としては、上記のようにして形成されたシート状の磁気組成物を用い、製造することができる。すなわち、上記のシート状の磁気組成物を所定枚数積層する。この積層工程の途中で、そのとき露出しているシート状の磁気組成物の表面に対してコイルを構成するための導体パターンを印刷する。これにより、内部に所定の巻数からなるコイルを有する積層体が形成される。
【００１８】
この積層体を、所望温度（たとえば、５０℃程度）の温度で加熱しながら、所望の圧力（たとえば、１ｔ／ｃｍ２）で加圧し、積層した磁気組成物からなるシートを圧着する。その後、所定の形状に切断することで、チップ体を製造する。このチップ体を所定温度で焼成し、得られた焼結体の表面をバレル研磨し、所定部位に外部の端子電極を付け、焼き付けを行うことで、積層インダクタが製造される。もちろん、他の製造方法によって製造することも可能である。また、チップ体を焼成する際の焼成温度であるが、８００から８５０℃とすることができる。もちろん、それよりも高い温度（８８０℃等)で焼成することも問題ない。
【００１９】
図１，図２は、上記の製造プロセスに従って製造した積層チップインダクタのインダクタンス値とＱの周波数特性を測定した。製造した試料のチップサイズは、０．６×０．３×０．３ｍｍとした。また、本発明品の実施形態の試料の成分量は、フェライト材料が７．５ｖｏｌ％，ガラスが４２．５ｖｏｌ％，石英が４２．５ｖｏｌ％とした。また、フェライト材料の組成比は、
Ｆｅ２Ｏ３：５０ｍｏｌ％
ＮｉＯ：２５ｍｏｌ％
ＣｕＯ：５ｍｏｌ％
ＺｎＯ：２０ｍｏｌ％
で、ガラスの組成比は、
ＳｉＯ２：７０ｍｏｌ％
Ｂ２Ｏ３：１８ｍｏｌ％
Ｋ２Ｏ：４ｍｏｌ％
Ａｌ２Ｏ３：８ｍｏｌ％
とした。また、比較例としての試料は、一般にインダクタ用の誘電体材料として用いられるアルミナ・センダストを使用した（寸法形状は同じ）。
【００２０】
図１に示すように、インダクタンス値（Ｌ値）は、本発明品の方が１５％程度高いことがわかる。なお、図２に示すように、Ｑ値については、比較例の誘電体材料のものが１０％程度高い値を示している。よって、これらの特徴を考慮して、適宜の部品等に適用すると良い。
【００２１】
また、本発明による磁気組成物の用途としては、この積層インダクタに限ることはなく、使用する高周波数域での誘電率が使用に満たせば、他のものに適用することができるのはもちろんである。さらには、この磁気組成物は、焼成温度が低く、また、高周波数域まで安定した比誘電率を有することから、ＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramic)多機能性基板の材料として使用することもできる。つまり、電子部品として、いわゆるインダクタやコンデンサ等の電子回路を構成するための素子のみならず、このような電子回路を構成するための基板等に適用できる。
【実施例】
【００２２】
次に、本発明の効果を実証するため、組成を変更して複数の試料を製造し、それら各試料について透磁率μと、相対密度を求めた。各試料は、上述した磁気組成物の製造プロセスに従ってシート状に成形した後、そのシートを所定枚数積層して、積層体を形成する。この実験では、磁気組成物自体の評価を行うため、上述した電子部品のように導体パターンの印刷は行わない。そして、この積層体を、所望温度（たとえば、５０℃程度）の温度で加熱しながら、所望の圧力（たとえば、１ｔ／ｃｍ２）で加圧し、積層した磁気組成物からなるシートを圧着する。次いで、その圧着した積層体をリング状に切り出した後、所定温度で焼成した。この焼成温度は、８００℃とした。リング状の磁気組成物の焼結体に対し、巻線を１０ターン施し、μ′やμ″等を測定した。
【００２３】
試料は、表１に示すＡ〜Ｌの１２種類のフェライト材料と、表２に示すＡ〜Ｍの１３種類のガラスを適宜組み合わせて作成した。
【００２４】
【表１】
2010150051.tif 000002
【００２５】
【表２】
2010150051.tif 000003
【００２６】
（実施例１〜１１）
試料は表３に示すように、組成を適宜変更した１１種類の試料を用意した。この１１種類の試料は、各原料の少なくとも１つが、本発明の組成比の範囲を規定する境界点（境界点付近)をとるものとしたが、いずれの場合も、相対密度は９０％以上となった。もちろん、試料であるリング状の焼結体のエッジ（角部）にも丸みは生じていない。また、透磁率μは、初期透磁率である。この測定は、巻線を施したリング状の磁気組成物のインダクタンス値と直列抵抗値をインピーダンスアナライザにて測定し、その測定値からμ′，μ″を算出して求めた。
【００２７】
また、後述するように、本発明を構成する組成比の範囲内の磁気組成物は、磁気共鳴ピークが１ＧＨｚ程度となり、その透磁率の周波数特性は、１ＧＨｚ程度の高周波帯域まで初期透磁率の値をほぼ維持するので、表３に記載した初期透磁率の値は、そのまま高周波数域における実際の使用環境下における透磁率と推定することができる。
【００２８】
【表３】
2010150051.tif 000004
【００２９】
（比較例１〜２１）
一方、比較例として、各原料の少なくとも１つが、本発明の組成比の範囲を規定する境界点を外れた値（境界点付近)をとるものを用意した。本発明の範囲を外れた試料（比較例）は、相対密度が９０％未満となり、試料のエッジに丸みを生じてしまう。よって、電子部品としての使用に適さないことが確認できた。
【００３０】
また、表には記載していないが、さらに別の組み合わせからなる試料についても作成し、評価したところ、同様の傾向が見られた。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明品並びに比較例におけるチップインダクタのインダクタンス値についての周波数特性を示すグラフである。
【図２】本発明品並びに比較例におけるチップインダクタのＱ値についての周波数特性を示すグラフである。
【図１】
2010150051.tif 000005
【図２】
2010150051.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成20年12月25日(2008.12.25)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
この発明は上記した課題を解決するもので、その目的は、積層タイプのチップ部品の絶縁層等に使用することができ、１ＧＨｚ付近に磁気共鳴ピークを持ち、１ＧＨｚ近くの高い周波数帯域まで、安定して一定のμを持つ磁気組成物及びインダクタ並びに電子回路用基板を提供することを目的とする。さらに、焼成温度を８８０℃より好ましくは８５０℃以下にして低温焼結を可能とすることを副次的な目的とする。