铁氧体组合物和电子部件的制作方法
【专利摘要】本发明提供在低温烧结的情况下即使在数十～数百A/m的高磁场下其Q值也高且即使提高磁场其Q值的下降率也低的铁氧体组合物以及具有由该组合物所构成的烧结体的电子部件。其特征在于，主成分由以Fe2O3换算为25.0～49.8摩尔％的氧化铁、以CuO换算为5.0～14.0摩尔％的氧化铜、以ZnO换算为0～40.0摩尔％的氧化锌、余量为氧化镍所构成，相对于所述主成分100重量％，含有以SiO2换算为0.2～5.0重量％的氧化硅、以Bi2O3换算为0.10～3.00重量％的氧化铋、以Co3O4换算为0.10～3.00重量％的氧化钴作为副成分。
【专利说明】铁氧体组合物和电子部件
【技术领域】
[0001] 本发明涉及适合于层叠型电感器等的制造的铁氧体组合物、W及具有由该组合物 构成的铁氧体烧结体的电子部件。
【背景技术】
[0002] 智能手机等便携设备的高性能化的进展显著。最近，NFC(Near field communication ;近场通信）或者非接触供电等的采用有所进展，流过与W往相比大的交流 电流的电路正在增加。
[0003] 另外，由于应对电子部件的高密度化部件，小型化的要求依然很强。一般而言，电 感元件如果交流电流增加或者进行小型化，则Q值降低。由于该样的状况，因此要求即使交 流电流值增加或者进行小型化也能够得到高Q值的磁芯材料W及使用该磁芯材料的电感 元件。
[0004] 再有，在专利文献1中，公开了通过在Ni化化系铁氧体中添加Si化、CoO从而具有 抗应力特性的磁性材料。然而，上述专利文献1的磁性材料是在105(TCW上进行烧结的材 料。此外，没有表现相对于高振幅电流的Q值。
[0005] 另外，在专利文献2中，公开了通过在Ni化化系铁氧体添加钻氧化物从而即使是 在大振幅电流下磁损耗也小的铁氧体材料。然而，近年来，要求比专利文献2所公开的铁氧 体材料更高性能的铁氧体材料。
[0006] 此外，在层叠型电感器中，要求线圈导体和铁氧层一体烧成。因此，层叠型电感器 用的铁氧体组合物要求烧结温度在线圈导体的烙点W下。
[0007] 现有技术文献 [000引专利文献
[0009] 专利文献1 ;日本特开平02-137301号公报
[0010] 专利文献2 ;日本特平2013-060332号公报
【发明内容】
[0011] 发明所要解决的技术问题
[0012] 本发明有鉴于该样的实际状况，其目的在于提供可W低温烧结且在高磁场下Q值 高并且相对于大振幅电流的Q值的劣化小的铁氧体组合物、W及可W小型化的电子部件。
[0013] 解决技术问题的手段
[0014] 为了达到上述目的，本发明所涉及的铁氧体组合物，其特征在于：主成分由W 化A换算为25. 0?49. 8摩尔％的氧化铁、W化0换算为5. 0?14. 0摩尔％的氧化铜、 W ZnO换算为0?40. 0摩尔％的氧化锋、余量为氧化媒所构成，相对于所述主成分100重 量％，含有W Si〇2换算为0. 2?5. 0重量％的氧化娃、W Bi2〇3换算为0. 10?3. 00重量％ 的氧化饿、W C〇3〇4换算为0. 10?3. 00重量％的氧化钻作为副成分。
[0015] 本发明所涉及的电子部件具有由上述铁氧体组合物所构成的铁氧体烧结体。
[0016] 本发明所涉及的铁氧体组合物通过使构成主成分的氧化物的含量为上述范围，进 一步在上述范围内含有氧化娃、氧化饿和氧化钻作为副成分，从而低温烧结变得可能。例 女口，在可W作为内部电极来使用的Ag的烙点W下的温度90(TC左右下进行烧结变得可能。 另外，由本发明所涉及的铁氧体组合物构成的铁氧体烧结体即使使外部磁场上升Q的下降 率也小且Q值与现有产品相比较更大，相对于大振幅电流的Q值的劣化小。
[0017] 此外，由本发明所涉及的铁氧体组合物构成铁氧体烧结体即使是在比现有更高的 磁场下也能够提高Q值。目P，例如即使在与现有的外部磁场（1?2A/m)相比更高的外部磁 场（数十?数百A/m)下，也能够维持足够高的Q值。因此，本发明所涉及的电子部件与具 有由现有的铁氧体组合物构成的铁氧体烧结体的电子部件相比较，即使对于大的振幅信号 也能够应对。
[0018] 另外，进一步地，由本发明所涉及的铁氧体组合物构成的铁氧体烧结体即使施加 比现有更高的交流电流，也是低损耗，具有高的Q值。因此，通过使用本发明所涉及的铁氧 体组合物从而铁氧体层的薄层化变得可能，电子部件的小型化变得可能。
[0019] 得到该样的效果的理由被认为是通过使主成分为规定范围而且进一步使各个成 分的含量为特定的范围而得到的复合效果。
[0020] 再有，由本发明所涉及的铁氧体组合物构成的铁氧体烧结体适合于层叠型电感 器、层叠型L-C滤波器、层叠型共模滤波器、利用其他层叠方法的复合电子部件等。例如对 于LC复合电子部件和NFC线圈也适宜使用。特别是在y为80 W下的情况下，可W适用 于例如在高频带所使用的NFC线圈（例如13. 56MHz)、高频用层叠功率电感器（例如20? 200MHz)、或者层叠型磁珠（beads)等用途。另外，在y超过80的情况下，可W适用于层叠 型功率电感器（例如1?20MHz)、小型的信号类电感器等用途。
[0021] 发明的效果
[0022] 由本发明所涉及的铁氧体组合物构成的铁氧体烧结体即使使外部磁场上升Q的 下降率也小且Q值大。由该铁氧体组合物构成的铁氧体烧结体在大的振幅信号条件下特性 不会恶化，因而能够谋求电子部件的小型化。
【专利附图】
【附图说明】
[0023] 图1是本发明的一个实施方式所涉及的层叠型电感器的截面图。
[0024] 图2是本发明的一个实施方式所涉及的LC复合电子部件的截面图。
[00巧]图3是表示外部磁场H = lOOA/m的各个试样的y与Q的关系的图表。
[0026] 图4是表示外部磁场H = 200A/m的各个试样的y与Q的关系的图表。
[0027] 图5是表示使外部磁场H变化的情况下的各个试样的Q的变化的图表。
[0028] 图6(A)?图6(C)是表示就本发明的实施例所涉及的铁氧体材料进行结构解析并 且关于Bi、Si和Co的各个的浓度分布的照片。
[0029] 符号说明：
[0030] 1…层叠型电感器 [00引]2…元件
[0032] 3…端子电极
[003引 4…层叠体
[0034] 5…线圈导体
[00巧]5a、化…引出电极
[0036] 10…LC复合电子部件
[0037] 12…电感器部
[0038] 14…电容器部
【具体实施方式】
[0039] W下，基于附图所示的实施方式来说明本发明。
[0040] 如图1所示，本发明的一个实施方式所涉及的层叠型电感器1具有元件2 W及端 子电极3。元件2通过将经由铁氧体层4而H维且螺旋状地形成有线圈导体5的逐料的层 叠体烧成而得到。铁氧体层4由本发明的一个实施方式所涉及的铁氧体组合物构成。通过 在元件2的两端形成有端子电极3,经由引出电极5a，化而与端子电极3连接，从而得到层 叠型电感器1。对于元件2的形状没有特别限制，通常为长方体状。另外，对于其尺寸也没 有特别限制，只要是根据用途适当的尺寸即可。
[0041] 作为线圈导体5和引出电极5a, 5b的材质，没有特别限定，例如可W使用Ag、化、 八11、41、？(1、？(1/43合金等。再有，也可^添加1';[化合物、21'化合物、5;[化合物等。
[0042] 本实施方式所涉及的铁氧体组合物是Ni-化系铁氧体或者Ni-化-化系铁氧体，作 为主成分，含有氧化铁、氧化铜和氧化媒，还可W进一步含有氧化锋。
[0043] 在主成分100摩尔％中，氧化铁的含量W化2〇3换算为25. 0?49. 8摩尔％，优选 为30. 0?48. 0摩尔％，更优选为34. 0?48. 0摩尔％。氧化铁的含量过多或者过少，会有 烧结性劣化，特别是低温烧结时的烧结密度会下降的倾向。
[0044] 在主成分100摩尔％中，氧化铜的含量W化0换算为5. 0?14. 0摩尔％，优选为 7.0?12. 0摩尔％，更优选为7.0?11.0摩尔％。如果氧化铜的含量过少，则会引起烧结 性劣化，特别是低温烧结时的烧结密度下降的倾向。如果过多，则会有Q值降低的倾向。
[0045] 在主成分100摩尔％中，氧化锋的含量W化0换算为0?40. 0摩尔％。目P，既可 W含有氧化锋作为主成分也可W不含有氧化锋。在含有氧化锋作为主成分的情况下，优选 含有0. 5?32. 0摩尔％，更优选含有1. 0?30. 0摩尔％。如果氧化锋的含量过多，则会有 居里温度降低的倾向。
[0046] 主成分中的余量由氧化媒构成。
[0047] 本实施方式所涉及的铁氧体组合物除了上述的主成分之外，还含有氧化娃、氧化 饿和氧化钻作为副成分。
[0048] 氧化娃的含量相对于主成分100重量％ W Si〇2换算为0. 2?5. 0重量％，优选为 0. 25重量％?4. 0重量％，更优选为0. 5?4. 0重量％。如果氧化娃的含量过少，则会有Q 值减小且Q的下降率上升的倾向。如果过多，则会引起烧结性劣化，特别是低温烧结时的烧 结密度下降的倾向。
[0049] 氧化饿的含量相对于主成分100重量％ W Bi2〇3换算为0. 10?3. 00重量％，优选 为0. 20?2. 00重量％。如果氧化饿的含量过少，则会引起烧结性劣化，特别是低温烧结时 的烧结密度下降的倾向。如果过多，则会有Q值减小而且Q的下降率上升的倾向。
[0050] 氧化钻的含量相对于主成分100重量％ W C〇3〇4换算为0. 10?3. 00重量％，优选 为0. 20?2. 00重量％。如果氧化钻的含量过少，则会有Q值减小且Q的下降率上升的倾 向。如果过多，则会引起烧结性劣化，特别是低温烧结时的烧结密度下降的倾向。
[0051] 在本实施方式所涉及的铁氧体组合物中，除了将主成分的组成范围控制在上述范 围内之外，还可W全部含有上述的氧化娃、氧化饿和氧化钻作为副成分。其结果，能够使烧 结温度下降，作为一体烧成的内部导体，可W使用例如Ag等烙点比较低的金属。此外，低温 下烧结后的铁氧体烧结体维持其Q值的下降率低，Q值高的状态。
[0052] 再有，在不含有氧化娃、氧化饿和氧化钻当中任意一种W上的情况下，不能够充分 得到上述效果。目P，上述效果被认为是在同时含有特定量的氧化娃、氧化饿和氧化钻的情况 下才得到的复合效果。
[0053] 另外，本实施方式所涉及的铁氧体组合物也可W与上述副成分另外地进一步在不 阻碍本发明效果的范围下含有胞3化等猛氧化物、氧化铅、玻璃化合物等附加成分。该些附 加成分的含量并没有特别限定，例如可W是0. 05?1. 0重量％左右。
[0054] 此外，在本实施方式所涉及的铁氧体组合物中，可W含有不可避免的杂质元素的 氧化物。
[00巧]具体而言，作为不可避免的杂质元素，可W列举〇、5、(：1、43、56、化、16、1、或者^、 化、]\%、41、〔3、63、66、51'、(：(1、111、513、83、？6等典型金属元素、或者5(3、1'1、￥、化、￥、佩、]\1〇、 Pt Ag、Hf、化等过渡金属元素。另外，不可避免的杂质元素的氧化物在铁氧体组合物中可 W含有0. 05重量％ ^下左右。
[0056] 本实施方式所涉及的铁氧体组合物具有铁氧体颗粒、W及存在于相邻的的结晶颗 粒之间的结晶晶界。结晶颗粒的平均结晶粒径优选为0. 2?1. 5 y m。
[0057] 接着，说明本实施方式所涉及的铁氧体组合物的制造方法的一个例子。首先，将初 始原料（主成分的原料和副成分的原料）W成为规定的组成比的方式砰量并混合，得到原 料混合物。作为混合方法，可W列举例如使用球磨机来进行的湿式混合或使用干式混合机 来进行的干式混合。再有，优选使用平均粒径为0. 05?1. 0 y m的初始原料。
[005引作为主成分的原料，可W使用氧化铁（a-Fe203)、氧化铜（化0)、氧化媒（NiO)，根 据需要还可W使用氧化锋狂nO)、或者复合氧化物等。此外，除此之外还可W使用通过烧 成而成为上述氧化物或复合氧化物的各种化合物等。作为通过烧成而成为上述氧化物的 物质，可W列举例如金属单质、碳酸盐、草酸盐、硝酸盐、氨氧化物、氯化物、有机金属化合物 等。
[0059] 作为副成分的原料，可W使用氧化娃、氧化饿和氧化钻。关于成为副成分的原料的 氧化物没有特别限定，可W使用复合氧化物等。此外，除此之外还可W使用通过烧成而成为 上述氧化物或复合氧化物的各种化合物等。作为通过烧成而成为上述氧化物的物质，可W 列举例如金属单质、碳酸盐、草酸盐、硝酸盐、氨氧化物、氯化物、有机金属化合物等。
[0060] 再有，氧化钻的一个形态即C〇3〇4由于其保管或处理容易，其价数即使在空气中也 稳定，因此优选作为氧化钻的原料。
[0061] 接着，进行原料混合物的预烧，得到预烧材料。预烧是为了唤起原料的热分解、成 分的均质化、铁氧体的生成、由烧结引起的超微粒的消失和往适度的颗粒尺寸的晶粒生长 而将原料混合物变换成适于后工序的形态而进行的。该样的预烧优选在650?75CTC的温 度下，通常进行2?15小时左右。预烧通常是在大气（空气）中进行，但是也可W在氧分 压比大气中低的氛围气体中进行。再有，主成分的原料与副成分的原料的混合可w在预烧 之前进行，也可W在预烧之后进行。
[0062] 接着，进行预烧材料的粉碎，得到粉碎材料。粉碎是为了瓦解预烧材料的凝聚而做 成具有适度烧结性的粉体而进行的。在形成预烧材料大的块时，进行粗粉碎之后使用球磨 机或者超微粉碎机等来进行湿式粉碎。湿式粉碎进行至粉碎材料的平均粒径优选为0. 1? 1. 0 y m左右为止。
[0063] 使用所得到的粉碎材料来制造本实施方式所涉及的层叠型电感器。关于制造该层 叠型电感器的方法没有限制，W下，使用薄片法。
[0064] 首先，将所得到的粉碎材料与溶剂和粘合剂等添加剂一起浆料化，制作膏体。然 后，使用该膏体形成逐料薄片。接着，将所形成的逐料薄片加工成规定形状，经脱粘合剂 工序、烧成工序，得到本实施方式所涉及的层叠型电感器。烧成在线圈导体5和引出电极 5a，化的烙点W下的温度下进行。例如，在线圈导体5和引出电极5a，化为Ag (烙点962°C ) 的情况下，优选在850?92(TC的温度下进行。烧成时间通常为1?5小时左右。另外，烧 成可W在大气（空气）中进行，也可W在氧分压比大气中低的氛围气体中进行。该样所得 到的层叠型电感器由本实施方式所涉及的铁氧体组合物构成。
[0065] W上，就本发明的实施方式进行了说明，但是本发明丝毫不限定于该样的实施方 式，不言而喻，在不脱离本发明的宗旨的范围内可各种各样的形态来实施。例如，作为 图2所示的LC复合电子部件10中的铁氧体层4,也可W使用本发明的铁氧体组合物。再 有，在图2中符号12所示的部分是电感器部，符号14所示的部分是电容器部。
[006引 实施例
[0067] W下，基于详细的实施例来进一步说明本发明，但是本发明不限定于该些实施例。
[0068] 连施例1
[0069] 首先，作为主成分原料，准备化2〇3、NiO、化0,然后在含有氧化锋的情况下准备 ZnO。作为副成分原料，准备Si〇2、Bi2〇3、C〇3〇4。
[0070] 接着，在将准备好的主成分和副成分的原料粉末W成为作为烧结体的表1和表2 所记载的组成的方式称量之后，用球磨机湿式混合16小时，得到原料混合物。
[0071] 接着，在对所得到的原料混合物干燥之后，在空气中在72CTC下预烧4小时而成为 预烧粉末。用钢铁制球磨机来对预烧粉末实施72小时的湿式粉碎，得到粉碎粉。
[0072] 接着，在干燥该粉碎粉之后，对粉碎粉100重量％添加10. 0重量％的作为粘合剂 的6wt%浓度的聚己帰醇水溶液并进行造粒，成为颗粒。对该颗粒加压成形，W成为成形密 度3. 20Mg/m3的方式得到环形形状（尺寸=外径13mmX内径6mmX高3mm)的成形体。
[007引接着，将该些各个成形体在空气中在Ag烙点巧62C ) W下的90(TC下进行2小时 烧成，得到作为烧结体的环形芯试样。此外，对试样进行W下的特性评价。
[0074] 烧结密麼
[00巧]就所得到的环形磁芯试样，由烧成后的烧结体的尺寸和重量算出烧结密度。在本 实施例中，W烧结密度5. OMg/m3 W上为良好。另外，关于烧结密度不满5. OMg/m3的试样，判 断为不值得进行其他特性评价，并省略W下的特性评价。
[0076] 居單温麼
[0077] 居里温度的测定基于JIS-C-2560-1来进行。在本实施例中，W居里温度是否为 125CW上来评价。关于居里温度未满125C的试样，出于在电感器的使用温度中会有不便 的理由，判断为不值得进行其他特性评价，并省略W下的特性评价。
[00巧] 磁导率U、Q值、Q的下陈率
[0079] 对于烧结密度和居里温度良好的试样，将铜线导线在初级侧卷绕20面并且在次 级侧卷绕7面，使用B-H分析仪（岩通计测株式会社B-H ANALYZER SY-8218)和放大器（株 式会社NF回路设计集团HIGH SP邸D BIP0RLAR AMPLIFI邸服A 4101-IW)来测定磁导率y 和Q值。作为测定条件，施加测定频率IMHz、测定温度25°C、外部磁场100A/m、200A/m。再 有，从所测定的Q值算出使外部磁场从lOOA/m上升到200A/m的情况下的Q的下降率。
[0080] 在本实施方式中，使外部磁场从lOOA/m上升到200A/m的情况下的Q的下降率优 选为45% W下。此外，在外部磁场为lOOA/m且y为80 W下的情况下，Q值优选为120 W 上。此外，在外部磁场为200A/m且y为80 W下的情况下，Q值优选为100 W上。将W上 的结果表示在表1 (实施例）、表2 (比较例）。另外，居里温度一栏为0的试样其居里温度 为125°CW上，为X的试样其居里温度未满125C。
[0081]
【权利要求】
1. 一种铁氧体组合物，其中， 主成分由以Fe203换算为25. 0?49. 8摩尔％的氧化铁、以CuO换算为5. 0?14. 0摩 尔％的氧化铜、以ZnO换算为0?40. 0摩尔％的氧化锌、余量为氧化镍所构成， 相对于所述主成分100重量％，含有以Si02换算为0. 2?5. 0重量％的氧化硅、以Bi203 换算为〇. 10?3. 00重量％的氧化铋、以C〇304换算为0. 10?3. 00重量％的氧化钴作为副 成分。
2. -种电子部件，其中， 具有由权利要求1所述的铁氧体组合物所构成的铁氧体烧结体。
【文档编号】C04B35/26GK104513058SQ201410525063
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2014年10月8日 优先权日:2013年10月7日
【发明者】和田龙一, 角田晃一, 长东大树, 秋田由香里, 高桥幸雄, 远藤政宏, 铃木孝志, 佐藤高弘, 大井明德 申请人:Tdk株式会社