(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
NiO：10.44〜44.61mol％、ZnO：1.05〜31.32mol％、CuO：8.82〜11.90mol％、Fe２O３：45.52〜47.8mol％からなるフェライト材に、SnO２のみを0.4〜1.8wt％添加したことを特徴とするNi−Cu−Zn系フェライト磁性材料。
【請求項２】
NiO：10.44〜44.61mol％、ZnO：1.05〜31.32mol％、CuO：8.82〜11.90mol％、Fe２O３：45.52〜47.8mol％からなるフェライト材に、SnO２およびLi２CO３のみを、SnO２：0.4〜1.8wt％、Li２CO３：0.3〜0.5wt％添加したことを特徴とするNi−Cu−Zn系フェライト磁性材料。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ni−Cu−Zn系フェライト磁性材料の組成に係るもので、積層チップ部品および積層インダクタに適した磁性材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コイル、トランスの磁性コアとして各種のフェライト燒結体が用いられている。また、コイル、トランスあるいは複合部品を磁性体の積層体内部に周回する導体パターンを形成した積層インダクタで構成することも実用化されている。高周波用の磁性材料としては比抵抗の大きなNi−Zn系あるいはNi−Cu−Zn系フェライトが用いられる。
【０００３】
積層インダクタに用いる磁性材料には、幾つかの条件が求められる。第１は内部の銀電極と一体に焼成するために、950°C以下の焼成温度が必要となる。また、一般に低温焼成すると燒結密度が低くなり、機械的強度が低下するが、ある程度の機械的強度を確保することが要求される。また、透磁率等の電気的特性や温度特性の安定なども要求される。
【０００４】
また、フェライト材の磁気特性は、フェライト材に加えられる応力の影響を受け易いことが知られており、応力が加わると透磁率に変動が生じ、インダクタとしてのインダクタンスに変動を生じる。コアに巻線を施した従来のインダクタでは、巻線の締め付けの程度を調整することによってばらつきを補正できるが、同時焼成による積層インダクタでは、内部応力にばらつきを生じて特性の変動を避けることが非常に難しい。
【０００５】
また、素子を基板に搭載した時の応力、半田の収縮による応力、基板のたわみによる外部応力によってもインダクタンスが変動する。変動対策として、材料の組成にガラスを加えたりする方法が考えられているが、材料の電気的特性の劣化を生じるのが一般的であった。寸法が小さくターン数が限られる積層インダクタでは、材料の電気的特性を維持することが重要となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、900°C以下の焼成温度でも高い燒結密度を有し、良好な磁器特性を有するNi−Cu−Zn系フェライト磁性材料を提供するものである。積層チップインダクタに用いるときに、電気的特性および温度特性を損なうことなく、内部及び外部応力に対して特性の変動が小さい磁性材料を提供するするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、SnO２のみ又は、SnO２とLi２CO３のみを添加することによって、上記の課題を解決するものである。
【０００８】
すなわち、NiO：10.44〜44.61mol％、ZnO：1.05〜31.32mol％、CuO：8.82〜11.90mol％、Fe２O３：45.52〜47.8mol％からなるフェライト材に、SnO２のみを0.4〜1.8wt％添加したことを特徴とする。
【０００９】
あるいは、NiO：10.44〜44.61mol％、ZnO：1.05〜31.32mol％、CuO：8.82〜11.90mol％、Fe２O３：45.52〜47.8mol％からなるフェライト材に、SnO２およびLi２CO３のみを、SnO２：0.4〜1.8wt％、Li２CO３：0.3〜0.5wt％添加したことを特徴とする。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。本発明においては、フェライトの基本組成として次の組成をベースにして添加物を加えてその特性を測定した。
A  NiO：44.61mol%   ZnO：1.05mol%    CuO：8.82mol%   残部Fe2O3
Ｂ  NiO：25.96mol%    ZnO：16.23mol%    CuO：11.90mol%   残部Fe2O3
C  NiO：19.83mol%    ZnO：24.12mol%    CuO：9.64mol%   残部Fe2O3
Ｄ  NiO：10.44mol%    ZnO：31.32mol%    CuO：10.44mol%   残部Fe2O3
Ｇ  NiO：15.84mol%    ZnO：27.45mol%    CuO：9.50mol%   残部Fe2O3
【００１１】
【実施例１】
上記のＢの基本組成となるように原料酸化物を秤量し、これにSnO2を0.6〜3.0wt％、Li2CO3を0.15〜0.75wt％、TiO2を0.3〜1.5wt％の範囲でこれらの1種を添加したもの、およびLi2CO3を0.3wt％そしてSnO2を0.6〜3.0wt％の範囲でこれらを併せて添加したものを、ボールミルで湿式混合を行い、乾燥して原料混合粉を得た。この原料混合粉を大気中で675°Cで2時間仮焼し、その後ボールミルにより20時間湿式粉砕を行い、乾燥してNi-Cu-Zn系フェライト材料を得た。
【００１２】
上記材料を造粒し、プレス成型によりトロイダルコア（外径20mm、内径18mm、高さ5mm）および角型コア（外径20mm、内径13mm、高さ5mm）に成形し、大気中で890°Cの温度で2時間焼成してNi−Cu−Zn系フェライトのコアを得た。なお、比較のために上記Ｂの基本組成そのままの材料からなるコアも作製した。
【００１３】
このようにして作製されたフェライトコアについて、燒結密度、μiac（2MHz時）、Q値（10MHz）、温度特性（−25〜＋85°C）、加圧変動の評価を行った。その結果を表１に示す。加圧変動は、図１に示すように、角型コアの１辺に20ターンの巻線を施し、巻線を施した辺をオートグラフにより加圧し、そのときのインダクタンス値の変動を測定した。表１には、500kgf／cm2加圧時の結果を示す。
【００１４】
【表１】
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【００１５】
表１から明かなように、SnO２、Li2CO3を添加することによって応力変動は軽減されている。また、SnO2の添加量が増大するにしたがって応力（加圧）変動は正の方向に増大するが、1.8wt％を超えると焼成密度が低下して強度確保が困難となるとともに、透磁率の低下が著しくなる。また、0.4wt％未満では応力変動の軽減は確認されない場合が多くなるので、上記の範囲とする。
【００１６】
上記のＧの基本組成となるように原料酸化物を秤量し、これにSnO2を0.5〜1.5wt％の範囲で添加したもの、およびSnO2を1.0wt％そしてLi2CO3を0.2〜0.6wt％の範囲でこれらを添加したものを、上記と同様の工程でフェライトコアを作製し種々の特性の測定を行なった。測定結果を表２に示す。
【００１７】
【表２】
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【００１８】
表１、表２より明らかなように、SnO2とLi2CO3を複合添加することにより、比較例と同等のμiac値、Ｑ値を有するにもかかわらず、温度変動、応力変動が大幅に軽減された材料が得られている。複合添加時においてSnＯ2の添加量が増大するにつれて正の方向に増大する。1.8wt％を超えて添加するとμiac値の低下が著しく、また、0.4wt％未満では応力変動の軽減は確認されない。また、Li2CO3においては添加量が0.3〜0.6wt％の範囲外ではμiac値の低下が著しい。したがって、複合添加時の範囲はSnO2の添加量は0.4〜1.8wt％、Li2CO3の添加量は0.3〜0.5wt％の範囲とする。なお、図２に試料17と比較例とのQ値の周波数変動を示したが、添加によるQ値の劣化は見られない。
【００１９】
試料17の材料を用いてドクターブレード法によりシート化し、銀を内部導体を銀とする積層チップインダクタを作製した。比較例の材料でも同等に積層チップインダクタを作製した。素子の焼成は大気中で890°Ｃで２時間とした。素子の形状は、0.8mm×0.8mm×1.6mmで巻数は14ターンとした。
【００２０】
このようにして得られた積層チップインダクタについて測定周波数10MHzにおけるインダクタンス値、Ｑ値および直流抵抗を求めた。その結果を表３に示す。
【００２１】
【表３】
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【００２２】
表３に示したように積層チップインダクタに使用したときの電気的特性は比較例とほぼ同様となっている。
【００２３】
作製された素子を、図３に示したように、ガラス基材エポキシ樹脂基板（100mm×40mm×0.8mm）に実装し、測定用端子として30mmのリード線を装着し、応力試験用のサンプルとした。測定用のサンプルを、図４に示すように、支点間90mmとして中心部分を加圧し、そのたわみ量とインダクタンス値の変動を測定した。その結果を示したのが図５であり、実施例の素子は比較例の素子に比較して外部応力に対する変動が大幅に軽減されていることが確認された。また、たわみを解放した後の復帰値の変動も軽減されている。
【００２４】
上記の例は基本組成がＢの材料に添加物を加えたものであるが、前記の基本組成Ａ，Ｃ，ＧについてSnO2、Li2CO3を添加したときのデータを表３から表６に示す。いずれにおいても本発明による所定範囲の添加による応力変動および温度特性変動の防止の効果が確認された。
【００２５】
【表４】
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【００２６】
【表５】
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【００２７】
【表６】
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【００２８】
なお、SnO2とLi2CO3はフェライトの基本組成によっては、前記の範囲を若干外れた添加量でも特性的に満足できるものもあるが、共通して一定の特性を確保するためには前記の添加量の範囲とすることが好ましい。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、低温焼成材料でありながら、外部応力、温度に対して極めて安定した電気的特性を有するNi−Cu−Zn系フェライト磁性材料が得られる。また、この材料を積層チップインダクタだけでなく、巻線タイプのインダクタに利用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  測定方法を示す説明図
【図２】  本発明の特性の説明図
【図３】  測定方法を示す平面図
【図４】  測定方法を示す正面図
【図５】  本発明により得られた積層チップインダクタの特性の説明図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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