(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｆｅ2Ｏ3３５．０〜４４．５モル％、ＮｉＯ４７．０〜５６．５モル％及びＣｕＯ５．０〜１２．０モル％の範囲の組成のみを有し、かつ比透磁率が１５以下のセラミックスからなる磁性材料と銀系金属からなる金属内部導体とから構成されたインダクタンスの温度変化率が±５％以内であることを特徴とするインダクタンス素子。
【請求項２】
磁性材料が、Ｆｅ2Ｏ3、ＮｉＯ及びＣｕＯをそれぞれ頂点とした三角組成図で表わした場合、Ａ（４４．５モル％、５０．５モル％、５．０モル％）、Ｂ（４４．５モル％、４７．０モル％、８．５モル％）、Ｃ（４１．０モル％、４７．０モル％、１２．０モル％）、Ｄ（３５．０モル％、５３．０モル％、１２．０モル％）、Ｅ（３５．０モル％、５６．５モル％、８．５モル％）及びＦ（３８．５モル％、５６．５モル％、５．０モル％）の６点を結ぶ線で囲まれた領域及びその線上の組成を有する請求項１記載のインダクタンス素子。
【請求項３】
金属内部導体が銀又はその合金である請求項１又は２記載のインダクタンス素子。
【請求項４】
セラミックスグリーンシートと金属内部導体とを同時焼成して積層型インダクタンス素子を製造する方法において、セラミックスグリーンシートとしてＦｅ2Ｏ3３５．０〜４４．５モル％、ＮｉＯ４７．０〜５６．５モル％及びＣｕＯ５．０〜１２．０モル％の範囲の組成のみを有するものを用い、かつ金属内部導体として銀系金属を用い、８８０〜９２０℃の温度で比透磁率が１５以下になるように焼成することを特徴とする方法。
【請求項５】
銀系金属が銀又は銀パラジウム合金である請求項４記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、比較的低い温度で焼成可能なセラミックスからなるインダクタンス素子及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に磁性材料（フェライト）は、酸化鉄（Ｆｅ2Ｏ3）を５０モル％を越えない範囲で極めてそれに近い割合、例えば４８〜４９．８モル％程度とし、それ以外の金属酸化物、例えば酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化銅（ＣｕＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の合計量を５０モル％を若干越える割合とし、全量が１００モル％になるような組成で構成されるのが普通であり、これまで例えばＦｅ2Ｏ3４９モル％、ＮｉＯ２１モル％、ＣｕＯ１０モル％及びＺｎＯ２０モル％の組成のものが知られている（特開平４−３５４３１４号公報）。そして、酸化鉄５０モル％と他の金属酸化物の合計５０モル％との組成点を化学量論組成（Ｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｙ）と称し、この組成点近傍から著しく外れると余剰成分が遊離し、異相を生じ、予想困難な電磁気的特性及び磁器特性の異常が発生するため、組成としては、化学量論組成の近傍を選ぶのが必要とされている。
しかしながら、化学量論組成近傍においては、上記元素の組合せをした場合、比透磁率μiを１５以下にすることがむずかしく、また他の元素で置換した場合は、焼結温度が上昇し、内部導体に用いる金属が制限されたり、また、比透磁率の温度特性が著しく悪くなるなどの問題が解決されずにいる。
【０００３】
一方、磁性材料について、化学量論組成よりも鉄の割合を減少させることについても検討がなされており、これまでコイルの磁心に用いる材料に関し、酸化鉄のモル比率を４４．５モル％以下にしたものが提案されているし（特開平８−３３９９１３号公報）、また積層型インダクタンス素子についても酸化鉄のモル比率を４５モル％付近まで減少されたものも提案されている（特開平４−９３００６号公報）。
【０００４】
しかしながら、酸化鉄のモル比率をさらに低くして比透磁率を１５以下とし、かつ銀内部導体と同時焼成可能な９２０℃以下の比較的低い温度で焼成しうる磁性材料を用いたインダクタンス素子は、まだ知られていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、比透磁率μiが小さく、焼成温度が銀内部導体と同時焼成可能な９００℃程度であり、しかも比透磁率μiの温度変化率が極めて小さい磁性材料を用いたインダクタンス素子を得ることを目的としてなされたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、磁性材料の組成について種々研究した結果、化学量論的組成よりも酸化鉄のモル比率を小さくすれば、意外にも低比透磁率、低焼成温度の磁性材料が得られることを見出し、この知見に基づいて本発明をなすに至った。
【０００７】
すなわち、本発明は、Ｆｅ2Ｏ3３５．０〜４４．５モル％、ＮｉＯ４７．０〜５６．５モル％及びＣｕＯ５．０〜１２．０モル％の範囲の組成のみを有し、かつ比透磁率が１５以下のセラミックスからなる磁性材料と銀系金属からなる金属内部導体とから構成されたインダクタンスの温度変化率が±５％以内であることを特徴とするインダクタンス素子、及びセラミックスグリーンシートと金属内部導体とを同時焼成して積層型インダクタンス素子を製造する際に、セラミックスグリーンシートとしてＦｅ2Ｏ3３５．０〜４４．５モル％、ＮｉＯ４７．０〜５６．５モル％及びＣｕＯ５．０〜１２．０モル％の範囲の組成のみを有するものを用い、かつ金属内部導体として銀系金属を用い、８８０〜９２０℃の温度で比透磁率が１５以下になるように焼成することを特徴とする方法を提供するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明で用いる磁性材料は、酸化鉄、酸化ニッケル及び酸化銅からなり、これらをそれぞれＦｅ2Ｏ3、ＮｉＯ及びＣｕＯに換算したときのモル比率を、これらをそれぞれ頂点とした三角組成図で表わした場合、Ａ（４４．５モル％、５０．５モル％、５．０モル％）、Ｂ（４４．５モル％、４７．０モル％、８．５モル％）、Ｃ（４１．０モル％、４７．０モル％、１２．０モル％）、Ｄ（３５．０モル％、５３．０モル％、１２．０モル％）、Ｅ（３５．０モル％、５６．５モル％、８．５モル％）及びＦ（３８．５モル％、５６．５モル％、５．０モル％）の６点を結ぶ線で囲まれた領域及びその線上の組成、すなわち図１の斜線内及び線上の組成範囲を有している。
これよりもＦｅ2Ｏ3の量が多くなると比透磁率μiが１５よりも大きくなるし、またこれよりもＣｕＯの量が多くなるとインダクタンスの温度変化率が大きくなる。さらにこれよりもＦｅ2Ｏ3の量が減り、ＮｉＯの量が増加すると８８０〜９２０℃において焼結不足になり、密度が低下する。
【０００９】
次に、本発明で用いる磁性材料は、従来の一般の磁性材料を製造する方法と全く同様にして製造することができる。すなわち、所望の磁性材料を構成する金属元素の酸化物、例えば酸化鉄、酸化ニッケル及び酸化銅の粉末あるいは熱処理によりこれらの酸化物を生成しうる化合物例えば対応する金属の炭酸塩の粉末を出発原料として用い、各金属酸化物の割合をＦｅ2Ｏ3、ＮｉＯ及びＣｕＯに換算したときに最終的にＦｅ2Ｏ3３５．０〜４４．５モル％、ＮｉＯ４７．０〜５６．５モル％及びＣｕＯ５．０〜１２．０モル％の割合になるように選択する。この際、場合により材料の製造過程で混入してくる元素をあらかじめ見込んで配合比率を定めることが必要である。
【００１０】
出発原料の粉末の混合は、ボールミル、メディア対流混合粉砕機（ハンディミル）などを用いて湿式で行うのが好ましい。このようにして得た粉末混合物を、次いで、空気中７００℃程度の温度で１〜２時間仮焼する。次に、仮焼物を、ボールミル、ハンディミルなどにより平均粒子径０．５〜２．０μｍ程度、比表面積５〜８ｍ2／ｇ程度に粉砕する。
このようにして得た仮焼粉体に、バインダー例えばポリビニルアルコール、アクリル樹脂などを加えて、所定形状に成形後、８８０〜９２０℃、好ましくは９００℃以下の温度で本焼成する。この焼成時間は通常２時間程度である。
このようにして、密度５．００ｇ／ｃｍ3以上、比透磁率１５以下、インダクタンスの温度変化率±５以内の磁性材料が得られる。
【００１１】
上記の磁性材料を用いて積層型インダクタンス素子を製造するには、上記仮焼粉体に、バインダー及び有機溶剤を含むビヒクルを加えて磁性体層用スラリーを調製し、これからグリーンシートを作成したのち、これに印刷法又はシート法により内部導体層ペーストを積層し、８８０〜９２０℃の温度で同時焼成する。得られた積層体に常法により端子電極を設ける。この際の内部導体としては、安価で低融点の金属が用いられるが、このような金属としては、例えば銀系、ニッケル系、アルミニウム系のものがあり、特に銀系金属が好ましい。この銀系金属としては、銀単体、銀含有量９０重量％以上の銀パラジウム合金又は銀白金合金を挙げることができる。
このようにして、積層型インダクタンス素子が得られる。
【００１２】
【実施例】
次に実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
【００１３】
実施例１〜５、比較例１〜６
Ｆｅ2Ｏ3、ＮｉＯ及びＣｕＯを電子天秤を用いて秤量し、各原料の純度補正後、表１に示すモル相当量で混合した。
次にハンディミルを用いて、純水を溶媒として湿式混合してスラリーとし、濃度約３０重量％に調整した。５時間混合したのち、乾燥し、電気炉を用い、空気中約７００℃において２時間仮焼した。
次いでこの仮焼体をハンディミルを用いて２０時間粉砕し、比表面積８ｍ2／ｇ程度の粉末としたのち、乾燥して仮焼体粉末を得た。
次に、この仮焼体粉末に、ポリビニルアルコール２重量％を加え、２ｔｏｎ／ｃｍ2の圧力でプレス成形して、直径１０ｍｍ、内径５ｍｍ、高さ５ｍｍのトロイダル形状の成形体とした。次に、この成形体を９００℃において２時間本焼成し、平均結晶粒径０．８〜５．０μｍの磁性材料を得た。この磁性材料トロイダルに被覆銅線で巻き線を施し、磁気特性を測定した結果を表１に示す。
なお、インダクタンスの温度変化率は、２５℃の温度を基準とし、そのインダクタンス値からの偏差を百分比で表わしたものである。
【００１４】
【表１】
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【００１５】
この表から明らかなように、Ｆｅ2Ｏ3が多く化学量論組成に近づくにつれて比透磁率μiが大きくなる。またＣｕＯが多くなるとインダクタンスの温度変化率が大きくなる。さらに、Ｆｅ2Ｏ3が少なくＮｉＯが多くなると焼結不足となり密度が低下する。
また、実施例１の磁性材料のＸ線回折チャートを図２に示す。
【００１６】
実施例６〜１１、比較例７〜１１
本焼成の焼成温度を８７０〜９３０℃の範囲内で変化させた以外は実施例１〜５と同じようにして磁性材料トロイダルを作成した。このものの磁気特性を表２に示す。
【００１７】
【表２】
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【００１８】
この表から明らかなように、焼成温度が８８０℃未満では、焼結不足で密度が小さくなるし、９２０℃よりも高くなると、インダクタンス温度変化率が大きくなる。
【００１９】
実施例１２
実施例１で得た仮焼粉体１００重量部に、有機ビヒクル（ブチラール樹脂）７重量部、可塑剤（ジエチルフタレート）５重量部、分散剤（第一工業製薬社製ハイテノール）３重量部及び有機溶媒（トルエン、キシレン及び変性アルコールの等容混合物）５０重量部を加え、ポリエチレンポットに入れ、径１０ｍｍ程度のジルコニアボールを用いてボールミルにより１０時間混合する。
このようにして得たスラリーをコーターを用いて、厚さ７５μｍ、幅８３ｍｍのマイラーフィルムの上でシート形成させたのち、レーザー穿孔して適所にスルーホールを形成する。
次いでこのシート上に、ＣＣＤカメラによる位置認識機能を有する印刷機を用いて内部導体パターンをスクリーン印刷し、印刷したシートを順序通り積層して仮スタック後、金型を用いて本プレスする。
次に得られた積層基板をチップ形状に切断し、基板表面の切断マーカーに沿って、加熱したナイフを用いて切断する。切断されたチップを４００℃において脱バインダー処理し、次いで９００℃において２時間本焼成する。
本焼成後、径３ｍｍのＳｉＣボールをメディアとして湿式ボール法により面取りのためのバレル処理を行ったのち、常法に従って端子電極を取り付け、めっき処理を施し、さらに洗浄、乾燥する。このようにして、インダクタンスの温度依存性がきわめて小さく、かつインピーダンスの共振が数１００ＭＨｚ以上という特徴を有するインダクタンス素子が得られる。
このもののインピーダンス周波数特性を図３に示す。
【００２０】
【発明の効果】
本発明で用いる磁性材料は比透磁率１５以下、インダクタンスの温度変化率が±５％以内と小さい上に、焼成温度が８８０〜９２０℃という比較的低温なので銀系内部導体と同時焼成することができるという利点があり、この材料を用いて作成したインダクタンス素子は、Ｒｄｃが極めて小さく、インダクタンスの温度安定性が高いという長所を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明で用いる磁性材料の組成を示す三角図。
【図２】  本発明で用いる磁性材料の１例のＸ線回折チャート。
【図３】  本発明の積層型インダクタンス素子のインピーダンスの周波数特性を示すグラフ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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