铁素体陶瓷组合物、陶瓷电子部件以及陶瓷电子部件的制造方法

专利名称：铁素体陶瓷组合物、陶瓷电子部件以及陶瓷电子部件的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种铁素体陶瓷组合物、陶瓷电子部件以及陶瓷电子部件的制造方法，更详细而言，涉及一种能够与以Cu为主成分的导电性材料同时煅烧的铁素体陶瓷组合物、使用该铁素体陶瓷组合物的共模扼流线圈等陶瓷电子部件及其制造方法。
背景技术：
以往以来，为去除在各种电子设备的信号线、电源线和GND (地线)间产生的共模噪声，广泛使用共模扼流线圈。
在该共模扼流线圈中，噪声成分以共模状态传送，信号成分以正常模式传送，因此利用它们的传送模式的不同，将信号和噪声分离，去除噪声。
进而，例如在专利文献I中提出了如下的层叠型共模扼流线圈，S卩，如图7所示，具备将多个绝缘性材料层101、102和多个线圈导体103a 103d、104a 104d重叠而构成的层叠烧结体105，以及，与上述线圈导体103a 103d、104a 104d与电连接而构成的、相互磁耦合的至少两个以上的线圈106、107 ;其中，上述两个以上的线圈106、107沿层叠烧结体105的重叠方向配置，且使构成上述各线圈106、107的上述线圈导体相互间的间距d设为比邻接的上述线圈间的间距D小。
在该专利文献I中，邻接的线圈的卷绕方向相互成反方向，因此邻近的线圈导体 103a 103d、104a 104d间不产生大的电位差，能够抑制邻接的两个线圈106、107间的杂散电容，由此能够得到高频区域中的噪声去除效果良好的层叠型共模扼流线圈。
应予说明，对于该专利文献I的共模扼流线圈，由于卷绕方向不同的线圈106和线圈107具有线圈间的间距D且并列存在，因此一般称为并绕共模扼流线圈。
另外，专利文献2中提出了一种共模扼流线圈，其将大致四方形的第I磁性体片和大致四方形的第2磁性体片交替层叠而得，上述第I磁性体片是通过形成具有始端和终端的大致I圈的环状的导体图案而构成第I线圈的磁性体片，上述第2磁性体片是通过形成具有始端和终端的实质上为I圈的环状的导体图案而构成第2线圈的磁性体片。
在该专利文献2中，如图8所示，输入到第I线圈LI的A的信号被输出至B，产生磁通ct。而且,该信号在从第2线圈L2的C输入而向D输出时，由于第2线圈L2与第I线圈LI为同相卷绕，因此产生与上述磁通α反向的磁通β。另外，第I线圈LI和第2线圈 L2为相同卷数，并且在同一个磁芯上形成导体图案，因此由两线圈L1、L2产生的磁通α和磁通β为同密度，磁通α和磁通β在磁性体内相抵消。即，在正常模式中不发挥作为扼流线圈的作用，仅对共模噪声作为扼流线圈发挥作用。
而且，该专利文献2的共模扼流线圈，由于第I磁性体片和第2磁性体片交替层叠，使第I线圈和第2线圈埋设在磁性体部，因此称为交替卷绕共模扼流线圈。
专利文献I :日本专利第2958523号公报(权利要求1，段落编号[26]等)
专利文献2 日本实公平7-45932号公报(权利要求1，第6栏第30行 同栏第42行等)发明内容
然而，共模扼流线圈的性能可用耦合系数(表示以磁力耦合的线圈间的磁耦合的程度的指标)评价。即，耦合系数的最大值为“1”，该耦合系数越大，正常模式的阻抗越小， 对信号的影响越小。
而且，对于像专利文献I这样的并绕共模扼流线圈，线圈106、线圈107分离存在， 因此耦合系数至多为O. 2左右，较低，与此相对，对于交替卷绕共模扼流线圈，形成有第I线圈图案的第I磁性体片和形成有第2线圈图案的第2磁性体片交替层叠，因此能够得到O. 8 以上的高耦合系数。即，认为原理上交替卷绕共模扼流线圈与并绕共模扼流线圈相比，能够进行高性能的噪声去除。
但是，通常，对在铁素体材料中广泛使用的Ni-Zn系材料在大气环境下进行煅烧， 从将线圈导体和磁性体材料同时煅烧的观点出发，使用Ag系材料作为线圈导体材料。
但是，对于像专利文献2这样的交替卷绕共模扼流线圈的情况，产生电位差的第I 线圈和第2线圈的对置面积大，且Ag系材料容易发生迁移，因此如果在高湿度环境下长时间放置则可能产生异常，难以得到高的可靠性。
因此，从防止这样的迁移发生的观点出发，考虑优选在线圈导体中使用Cu系材料。
但是，从Cu-Cu2O的平衡氧分压和Fe2O3-Fe3O4的平衡氧分压的关系可知在800°C以上的高温下不存在Cu和Fe2O3共存的区域。
S卩，在800°C以上的温度下，如果设定氧分压为能维持Fe2O3的状态的氧化性环境而进行煅烧，则Cu也被氧化而生成Cu20。另一方面，如果设定氧分压为能维持Cu金属的状态的还原性环境而进行煅烧，则Fe2O3被还原而生成Fe304。
这样，由于不存在Cu和Fe2O3共存的区域，因此如果在Cu不发生氧化的还原性环境下进行煅烧，则Fe2O3被还原成Fe3O4，由此电阻率P降低，可能导致电特性的劣化。
本发明是鉴于这样的情况而完成的，其目的在于，提供一种即使与以Cu为主成分的导电性材料同时煅烧，也能够确保绝缘性、能够得到良好的电特性的铁素体陶瓷组合物、 使用该铁素体陶瓷组合物的具有高可靠性的共模扼流线圈等陶瓷电子部件、以及陶瓷电子部件的制造方法。
本发明人等在对由通式X2O3 .MeO (X为Fe、Mn，Me为Zn、Cu、Ni )表示的尖晶石型晶体结构的铁素体材料进行了深入研究，结果得到如下观点通过将CuO的摩尔含量设为 5mol%以下，并且使Fe2O3和Mn2O3的配合量为特定范围，从而即使将Cu系材料和铁素体材料同时煅烧，也能得到所希望的良好的绝缘性，由此能够得到具有良好的电特性的陶瓷电子部件。
本发明是基于这样的观点而完成的，本发明所涉及的铁素体陶瓷组合物的特征在于，是至少含有Fe、Mn、Ni以及Zn的铁素体陶瓷组合物，Cu的摩尔含量换算成CuO为O 5mol%,并且将Fe换算成Fe2O3时的摩尔含量xmol%和Mn换算成Mn2O3时的摩尔含量ymol% 用(x，y)表示时，(x，y)在由 A (25，1)、B (47，1)、C (47,7. 5), D (45,7. 5),E (45,10),F (35，10)、G (35,7. 5)以及H (25，7. 5)包围的区域范围。
另外，本发明人等进行进一步的深入研究的结果，发现从得到进一步良好的特性观点出发，优选铁素体陶瓷组合物磁中含有ZnO，但如果ZnO的含量超过33mol%则居里点 Tc降低，可能损害在高温下的工作保证，导致可靠性的降低。
S卩，本发明的铁素体陶瓷组合物优选上述Zn的摩尔含量换算成ZnO为33mol%以下。
并且，根据本发明人等的研究结果，发现如果考虑铁素体的导磁率μ，则优选ZnO 的含量为6mol%以上。
S卩，本发明的铁素体陶瓷组合物优选上述Zn的摩尔含量换算成ZnO为6mol%以上。
另外，本发明所涉及的陶瓷电子部件的特征在于，是在磁性体部埋设有第I线圈导体和第2线圈导体的陶瓷电子部件，上述第2线圈导体与该第I线圈导体形状大致相同、 且始端和终端相对于上述第I线圈导体具有一定的分离间距地被配置，其中，上述第I线圈导体和上述第2线圈导体由以Cu为主成分的导电性材料形成，并且上述磁性体部由上述铁素体陶瓷组合物形成。
另外，本发明的陶瓷电子部件中，优选上述第I和第2线圈导体与上述磁性体部是同时煅烧而得的。
另外，本发明的陶瓷电子部件优选在Cu-Cu2O的平衡氧分压以下的环境下进行煅烧而得。
另外，本发明所涉及的陶瓷电子部件的制造方法的特征在于，包括如下工序预煅烧工序，以Cu的摩尔含量换算成CuO为O 5mol%且将Fe换算成Fe2O3时的摩尔含量xmol% 和Mn换算成Mn2O3时的摩尔含量ymol%用(X，y)表示时，以使(x，y)满足由A (25，I)、B (47，I)、C (47，7. 5)、D (45，7. 5)、E (45，10)、F (35，10)、G (35，7. 5)以及 H (25，7. 5)包围的区域的方式称量Fe化合物、Mn化合物、Cu化合物、Zn化合物以及Ni化合物，将这些称量物混合后，进行预煅烧制备预煅烧粉末；陶瓷薄层体制备工序，由上述预煅烧粉末制备陶瓷薄层体；第I线圈图案形成工序，在上述陶瓷薄层体上形成以Cu为主成分的第I线圈图案;第2线圈图案形成工序，在上述陶瓷薄层体上形成以Cu为主成分的第2线圈图案；层叠体形成工序，以规定张数将形成有上述第I线圈图案的所述陶瓷薄层体和形成有上述第 2线圈图案的上述陶瓷薄层体进行交替层叠，形成内置有第I线圈导体和第2线圈导体的层叠体；和煅烧工序，在Cu-Cu2O的平衡氧分压以下的煅烧环境下，对上述层叠体进行煅烧。
另外，本发明的陶瓷电子部件的制造方法优选为在形成有上述第I线圈图案的上述陶瓷薄层体的表面上形成与上述第I线圈图案电绝缘的上述第2线圈导体用通孔导体， 在形成有上述第2线圈图案的上述陶瓷薄层体的表面上形成与上述第2线圈图案电绝缘的上述第I线圈导体用通孔导体。
根据上述铁素体陶瓷组合物，Cu的摩尔含量换算成CuO为O 5mol%，且将Fe换算成Fe2O3时的摩尔含量xmol%和Mn换算成Mn2O3时的摩尔含量ymol%用(x, y)表示时，(x, y)在由上述点A 点H包围的特定区域中，因此即使与Cu系材料同时煅烧，也能够抑制Cu 被氧化或Fe2O3被还原，由此能够在不导致电阻率P降低的情况下确保所希望的绝缘性。
具体而言，能够得到电阻率P为107Ω · cm以上的良好的绝缘性。而且由此，能够得到阻抗特性等电特性良好的所希望的陶瓷电子部件。
另外，通过将Zn的摩尔含量换算成ZnO为33mol%以下，能够确保充分的居里点， 从而能够得到保证了在高温使用条件下的工作的陶瓷电子部件。
并且，通过将Zn的摩尔含量换算成ZnO为6mol%以上，能够确保良好的导磁率。
另外，根据本发明的陶瓷电子部件，是在磁性体部埋设有第I线圈导体和第2线圈导体的陶瓷电子部件，上述第2线圈导体与该第I线圈导体形状大致相同、且始端和终端相对于上述第I线圈导体具有一定的分离间距地被配置，其中，上述第I线圈导体和上述第2 线圈导体由以Cu为主成分的导电性材料形成，并且上述磁性体部由上述铁素体陶瓷组合物形成，因此，即使与Cu系材料同时煅烧也能够得到具有所希望的良好的电特性、磁特性且能够避免迁移发生的具有高可靠性的陶瓷电子部件。
S卩，第I和第2线圈导体由以Cu为主成分的导电性材料形成，因此即使第I线圈导体和第2线圈导体的对置面积变大，也能够避免像Ag系材料那样发生迁移。因此，即使在高湿度下长时间放置也能够得到良好的绝缘电阻，能够作为具有高可靠性的陶瓷电子部件得到交替卷绕共模扼流线圈。
另外，通过在Cu-Cu2O的平衡氧分压以下的环境下进行煅烧，从而即使在第I和第 2线圈导体中使用以Cu为主成分的导电性材料，与磁性体部同时煅烧，也能够在Cu不被氧化的情况下进行烧结，能够得到耐湿性良好的、具有高可靠性的共模扼流线圈。
另外，根据本发明的陶瓷电子部件的制造方法，包括如下工序预煅烧工序，以Cu 的摩尔含量换算成CuO为O 5mol%且将Fe换算成Fe2O3时的摩尔含量xmol%和Mn换算成Mn2O3时的摩尔含量ymol%用(1,7)表示时，以使(x，y)满足规定的区域的方式称量Fe化合物、Mn化合物、Cu化合物、Zn化合物以及Ni化合物，将这些称量物混合后，进行预煅烧制备预煅烧粉末；陶瓷薄层体制备工序，由上述预煅烧粉末制备陶瓷薄层体；第I线圈图案形成工序，在上述陶瓷薄层体上形成以Cu为主成分的第I线圈图案；第2线圈图案形成工序， 在上述陶瓷薄层体上形成以Cu为主成分的第2线圈图案；层叠体形成工序，以规定张数将形成有上述第I线圈图案的上述陶瓷薄层体和形成有上述第2线圈图案的上述陶瓷薄层体进行交替层叠，形成内置有第I线圈导体和第2线圈导体的层叠体；和煅烧工序，在Cu-Cu2O 的平衡氧分压以下的煅烧环境下，对上述层叠体进行煅烧，因此，即使在Cu-Cu2O的平衡氧分压以下的煅烧环境下，将上述陶瓷薄层体与以Cu为主成分的第I和第2线圈导体同时煅烧，也能够在Fe不被还原的情况下得到绝缘性良好且具有高可靠性的陶瓷电子部件。
另外，通过在形成有上述第I线圈图案的上述陶瓷薄层体的表面上形成与上述第 I线圈图案电绝缘的上述第2线圈导体用通孔导体，在形成有上述第2线圈图案的上述陶瓷薄层体的表面上形成与上述第2线圈图案电绝缘的上述第I线圈导体用通孔导体，从而能够容易得到即使第I线圈导体和第2线圈导体的对置面积大也能避免迁移发生的交替卷绕共模扼流线圈。


图I是表示本发明所涉及的铁素体陶瓷组合物的Fe2O3和Mn2O3的组成范围的图。
图2是表示作为本发明所涉及的陶瓷电子部件的共模扼流线圈的一个实施方式的立体图。
图3是表示上述图2的共模扼流线圈的主要部分的分解俯视图。
图4是实施例I中制备的电阻率测定用试料的剖视图。
图5是将实施例2中制备的本发明试料的电阻值的经时变化与本发明范围外的比较例试料一并示出的图。
图6是将实施例2中制备的本发明试料的电阻降低率的经时变化与本发明范围外的比较例试料一并示出的图。
图7是表不专利文献I
图8是表不专利文献2
符号说明
3c 3f陶瓷坯片层
4a、4b第I线圈图案
5a、5b第2线圈图案
8c、8e通孔导体(第I
9b、9d通孔导体(第具体实施方式
接着，对本发明的实施方式进行详述。
作为本发明的一个实施方式的铁素体陶瓷组合物，具有由通式X2O3 ·ΜθΟ表示的尖晶石型晶体结构，至少含有作为3价的元素化合物的Fe203、Mn203和作为2价的元素化合物的ZnO、NiO，根据需要含有作为2价的元素化合物的CuO。
具体而言，对于本铁素体陶瓷组合物，CuO的摩尔含量为O 5mol%，Fe2O3和Mn2O3 的各摩尔含量，如图I所示,将Fe2O3的摩尔含量设为xmol%、将Mn2O3的摩尔含量设为ymol% 时，(x，y)在由点A 点H包围的斜线部X的区域，余量由ZnO、NiO形成。
此处，点A 点H的各点(X, y)表示以下的各摩尔含量。
A (25，1)、B (47，1)、C (47,7. 5),D (45,7. 5),E (45,10),F (35,10),G (35,7.5) 以及 H (25,7. 5)
接着，对将CuO、Fe2O3^Mn2O3的各摩尔含量设在上述的范围的理由进行详述。
(I)CuO的摩尔含量
在Ni-Zn系铁素体中，通过使铁素体陶瓷组合物含有熔点低至1026°C的CuO，可在更低温下进行煅烧，能够提高烧结性。
另一方面，将以Cu为主成分的Cu系材料和铁素体材料同时煅烧时，如果在大气环境下进行煅烧，则Cu容易地被氧化而生成Cu2O,因此需要在Cu不发生氧化的还原性环境下进行煅烧。
但是，在这样的还原性环境下进行煅烧时，如果CuO的摩尔含量超过5mol%，则铁素体原料中的CuO被还原，Cu2O的生成量增加，有可能导致电阻率P的降低。
因此，在本实施方式中，以使CuO的摩尔含量为5mol%以下、即为O 5mol%的方式调整配合量。
(2) Fe2O3和Mn2O3的各摩尔含量
通过从化学计量组成中减少Fe2O3的量，将Fe的一部分用Mn置换的方式含有 Mn2O3，能够避免电阻率P降低，能够实现绝缘性的提高。
即，对于尖晶石型晶体结构(通式X2O3 ·ΜθΟ)而言，在化学计量组成中，X2O3 (X :Fe、 Mn)与MeO (Me :Ni、Zn、Cu)的比率为50 :50，X2O3和MeO通常大致成为化学计量组成地进行配合。
而且，将以Cu为主成分的Cu系材料和铁素体材料同时煅烧时，如果在大气环境下进行煅烧，则Cu容易地被氧化而生成Cu2O,因此需要在Cu不发生氧化的还原性环境下进行煅烧。另一方面，如果将作为铁素体材料的主成分的Fe2O3在还原性环境下进行煅烧，则生成Fe3O4,因此需要在氧化性环境下对Fe2O3进行煅烧。
但是，如上所述，由Cu-Cu2O的平衡氧分压和Fe3O4-Fe2O3的平衡氧分压的关系可知，在800°C以上的温度下进行煅烧时，不存在Cu金属和Fe2O3共存的区域。
但是，Mn2O3在800°C以上的温度区域中与Fe2O3相比，在更高的氧分压下成为还原性环境。因此，在Cu-Cu2O的平衡氧分压以下的氧分压下，Mn2O3，与Fe2O3相比，处于强还原性环境，因此Mn2O3可优先被还原而完成烧结。换言之，Mn2O3与Fe2O3相比被优先还原，因此能够在Fe2O3被还原成Fe3O4之前结束烧成处理。
这样通过从化学计量组成中减少Fe2O3的摩尔含量，而使同为3价元素化合物的 Mn2O3含于铁素体陶瓷组合物中，从而即使在Cu-Cu2O的平衡氧分压以下将Cu系材料与铁素体材料同时煅烧，也由于Mn2O3被优先还原，能够在Fe2O3被还原之前结束烧结，能够使Cu金属和Fe2O3更有效地共存。而且由此能够避免电阻率P降低，能够提高绝缘性。
但是，如果Fe2O3的摩尔含量低于25mol%，则Fe2O3的摩尔含量过度减少，反而导致电阻率P的降低，无法确保所希望的绝缘性。
另外，如果Mn2O3的摩尔含量低于lmol%，则Mn2O3的摩尔含量过度减少，因此Fe2O3 易被还原成Fe3O4，电阻率P降低，无法确保充分的绝缘性。
另外，Fe2O3的摩尔含量超过47mol%时，Fe2O3的摩尔含量过剩而Fe2O3也易被还原成Fe3O4，电阻率P降低，无法确保充分的绝缘性。
另外，Mn2O3的摩尔含量超过10mol%时，也无法得到足够大的电阻率P，无法确保绝缘性。
并且，在Fe2O3的摩尔含量为25mol%以上且低于35mol%的情况和Fe2O3的摩尔含量为45mol%以上且低于47mol%的情况下，如果Mn2O3的摩尔含量超过7. 5mol%,则反而会导致电阻率P的降低，无法确保所希望的绝缘性。
因此，在本实施方式中，将Fe2O3和Mn2O3的摩尔含量，以成为图I的点A 点H所包围的区域的方式调整各摩尔含量。
应予说明，对铁素体陶瓷组合物中的ZnO和NiO的各摩尔含量并没有特别限定，可以根据Fe203、Mn203以及CuO的各摩尔含量进行适当设定，优选以ZnO成为6 33mol%、Ni0 成为余量的方式进行配合。
S卩，如果ZnO的摩尔含量超过33mol%，则居里点Tc降低，可能保证不了高温下的工作，因此ZnO的含量优选为33mol%以下。
另一方面，ZnO具有有助于导磁率μ的提高的效果，为了发挥所述效果要求ZnO的摩尔含量为6mol%。
因此，ZnO的摩尔含量优选为6 33mol%。
这样本发明的铁素体陶瓷组合物中,Cu的摩尔含量换算成CuO为O 5mol%，且将Fe换算成Fe2O3时的摩尔含量xmol%和Mn换算成Mn2O3时的摩尔含量ymol%用(x,y)表示时，由于(x，y)在由上述点A 点H包围的特定的范围，因此即使与Cu系材料同时煅烧，也能够在不导致电阻率P降低的条件下确保所希望的绝缘性。
具体而言，能够得到电阻率P为IO7 Ω · cm以上的良好的绝缘性。由此，能够得到阻抗特性等电特性良好的所希望的陶瓷电子部件。
另外，通过使ZnO的摩尔含量为6 33mol%，能够具有良好的导磁率，并且能够确保充分的居里点，能够得到保证了高温使用条件下的工作的陶瓷电子部件。
接着，对使用了上述铁素体陶瓷组合物的陶瓷电子部件进行详述。
图2是表示作为本发明所涉及的陶瓷电子部件的交替卷绕共模扼流线圈(以下简称为“共模扼流线圈”)的一个实施方式的立体图。
该共模扼流线圈在部件主体I的两端面形成有第I 第4外部电极2a 2d。
S卩，部件主体I在磁性体部埋设有第I线圈导体和第2线圈导体，上述第2线圈导体与该第I线圈导体形状大致相同、且始端和终端相对于上述第I线圈导体具有一定的分离间距地被配置。另外，第I线圈导体的始端与第I外部电极2a电连接，第I线圈导体的终端与第2外部电极2b连接。另外，第2线圈导体的始端与第3外部电极2c电连接，第2 线圈导体的终端与第4外部电极2d连接。
而且，在本实施方式中，第I和第2线圈导体由以Cu为主成分的导电性材料形成， 并且磁性体部由上述本发明的铁素体陶瓷组合物形成。由此能够在Cu不被氧化或Fe2O3不被还原的情况下，具有所希望的良好的电特性、磁特性，能够将电阻率P改善至107ΜΩ以上。而且其结果能够得到在特定频率域具有高阻抗的适于吸收噪声的共模扼流线圈。
另外，由于在线圈导体中使用Cu系材料，因此即使对置面积变大，也能够极力避免像Ag系材料那样发生迁移，能够在不导致绝缘电阻降低的情况下得到具有高可靠性的共模扼流线圈。
图3为部件主体I的分解俯视图。
以下，参照该图3对上述共模扼流线圈的制造方法进行详述。
首先，作为陶瓷原材料，准备Fe203、ZnO、NiO,以及根据需要准备CuO。然后，称量各陶瓷原材料以使CuO为O 5mol%且Fe2O3和Mn2O3满足由点A 点H包围的特定区域。
接着，将这些称量物与纯水和PSZ (部分稳定化氧化锆)球等圆石一起放入罐式球磨机中，以湿式充分混合粉碎，蒸发干燥后，在700 800°C的温度下预煅烧规定时间。
接着，将这些预煅烧粉末与聚乙烯醇缩丁醛系等有机粘合剂、乙醇、甲苯等有机溶剂以及PSZ球一起，再次投入罐式球磨机中，充分混合粉碎，制备陶瓷浆料。
接着，使用刮涂法等将上述陶瓷浆料成型加工成片状，制备规定膜厚的磁性体陶瓷坯片(陶瓷薄层体；以下简称为“磁性体片”)3a 3i。
接着，对这些磁性体片3a 3i中的磁性体片3b 3g使用激光加工机,在规定位置形成通孔。
接着，准备以Cu为主成分的导电性膏(以下称为“Cu膏”)。然后，使用该Cu膏进行丝网印刷，在磁性体片3c 3f上形成第I线圈图案4a、4b或第2线圈图案5a、5b,在磁性体片3b、3g、3h上形成电极图案6a、6b、7a、7b,且用上述导电性膏填充通孔,制备通孔导体 8a 8e、9a 9f。
应予说明，图3 (C) (f)表示线圈导体的主体部分，因此根据需要的圈数重复图 3 (C) (f)的工序。
然后，将这些磁性体片3b 3h层叠，在上下两主面上配置外包装用磁性体片3a、 3i，使其加压、压接，切断成规定尺寸，制备层叠成型体。
由此，电极图案6a经由通孔导体8a与第I线圈图案4a电连接，该第I线圈图案 4a经由通孔导体8b、8c与第I线圈图案4b连接，并且该第I线圈图案4b经由通孔导体8d、 Se与电极图案6b连接，由此形成第I线圈导体。
同样，电极图案7a经由通孔导体9a、9b与第2线圈图案5a电连接，该第2线圈图案5a经由通孔导体9c、9d与第2线圈图案5b连接，并且该第2线圈图案5b经由通孔导体 9e、9f与电极图案7b连接，由此形成第2线圈导体。而且由此第I线圈导体与第2线圈导体交替卷绕，第2线圈导体将相对于第I线圈导体其始端和终端具有一定的分离间距地埋设于磁性体部。
接着，将该层叠成型体在Cu不发生氧化的环境下加热并充分脱脂后，供给到用N2-H2-H2O的混合气体将环境调整为Cu-Cu2O的平衡氧分压以下的煅烧炉中，在900 1050°C下煅烧规定时间，由此得到部件主体I。
接着，在部件主体I的侧面涂布以Cu等为主成分的外部电极用导电膏，使其干燥后，在900°C下烧结，形成第I 第4外部电极2a 2d，由此制备上述共模扼流线圈。
这样在本实施方式中，包括如下工序预煅烧工序，以Cu的摩尔含量换算成CuO为 O 5mol%且将Fe换算成Fe2O3时的摩尔含量xmol%和Mn换算成Mn2O3时的摩尔含量ymol% 用(X，y)表示时，以使(X，y)成为规定的区域的方式分别称量Fe化合物、Mn化合物、Cu化合物、Zn化合物，以及Ni化合物，将这些称量物混合后，进行预煅烧制备预煅烧粉末；磁性体片制备工序，由上述预煅烧粉末制备磁性体片3a 3i ;第I线圈图案形成工序，在磁性体片3c、3e上涂布Cu膏而形成第I线圈图案4a、4b ;第2线圈图案形成工序，在磁性体片 3d、3f上涂布上述Cu膏而形成第2线圈图案5a、5b ;层叠体形成工序，以规定张数将形成有上述第I线圈图案4a、4b的磁性体片3c、3e与形成有上述第2线圈图案5a、5b的磁性体片 3d、3f进行交替层叠，形成内置有第I线圈导体和第2线圈导体的层叠体；和煅烧工序，在 Cu-Cu2O的平衡氧分压以下的煅烧环境下对上述层叠体进行煅烧，因此，即使在Cu-Cu2O的平衡氧分压以下的煅烧环境下将磁性体片3a 3i和以Cu为主成分的第I和第2线圈导体同时煅烧，也能在Fe不被还原的情况下，得到绝缘性良好且具有高可靠性的共模扼流线圈。
应予说明，本发明并不限于上述实施方式。例如，在上述实施方式中，虽然由预煅烧粉末制备陶瓷坯片3a 3i，但只要是陶瓷薄层体即可，例如，也可通过在PET膜上进行印刷处理来形成磁性涂膜，在所述磁性涂膜上形成作为导电膜的线圈图案、电容图案。
另外,在上述实施方式中，通过丝网印刷形成第I和第2线圈图案4a、4b、5a、5b,但对这些线圈图案的制造方法也没有特别限定，也可用其他方法、例如以镀覆法、转印法或溅射等薄膜形成方法来形成。
另外，在上述实施方式中，对交替卷绕共模扼流线圈进行了说明，但能够在与以Cu 为主成分的导电性材料同时煅烧的用途中广泛使用，当然也可用于其他陶瓷电子部件、例如用于三线并绕(trifilar)等三端子以上的陶瓷电子部件。
接着，具体说明本发明的实施例。
实施例I
作为陶瓷原材料，准备Fe203、Mn203、ZnO、CuO以及NiO，称量这些陶瓷原材料以使摩尔含量成为如表I 3所示的组成。即，以将ZnO固定为30mol%、CuO固定为lmol%，将 Fe2O3和Mn2O3的摩尔含量进行各种变化，余量为NiO的方式称量各陶瓷原材料。
接着，将这些称量物与纯水和PSZ球一起投入氯乙烯制罐式球磨机中，以湿式充分混合粉碎，使其蒸发干燥后，在750°C的温度下预煅烧，得到预煅烧粉末。
接着，将该预煅烧粉末与聚乙烯醇缩丁醛系粘合剂(有机粘合剂)、乙醇(有机溶剂)以及PSZ球一起再次投入氯乙烯制罐式球磨机中，充分混合粉碎，得到陶瓷浆料。
接着，使用刮涂法以使厚度为25 μ m的方式将陶瓷浆料成型成片状，将其冲裁成纵50mm、横50mm的大小，制备磁性体片。
接着，层叠多张这样制备的磁性体片以使厚度总计成为I. 0mm，将其加热到60°C， 在IOOMPa的压力下加压60秒进行压接，其后以使外径为20mm、内径为12mm的方式切割成环状，得到陶瓷成型体。
接着，将得到的陶瓷成型体加热并充分脱脂。然后，将N2-H2-H2O的混合气体供给到煅烧炉，调整氧分压至6. 7 X 10_2Pa后，将上述陶瓷成型体投入到煅烧炉，在1000°C的温度下煅烧2小时，由此得到环状试料。
应予说明，该氧分压6. 7X10_2Pa为Cu-Cu2O在1000°C时的平衡氧分压。因此，将陶瓷成型体在Cu-Cu2O的平衡氧分压下煅烧2小时，由此制备试料编号I 104的环状试料。
然后，对试料编号I 104的各环状试料卷绕20圈软铜线，使用阻抗分析仪 (Agilent Technologies公司制，E4991A),在测定频率IMHz下测定电感，由该测定值求出导磁率μ。
接着，在含有松油醇(有机溶剂)和乙基纤维素树脂(粘合树脂)的有机赋形剂中混合Cu粉末，用三辊研磨机进行混炼，由此制备Cu膏。
接着，将Cu膏丝网印刷在磁性体片的表面，制备规定图案的导电膜。然后，将规定张数的形成有导电膜的磁性体片按规定顺序层叠，由未形成导电膜的磁性体片进行夹持， 压接，切断成规定的大小，得到层叠成型体。
接着，将层叠成型体充分脱脂后，将N2-H2-H2O的混合气体供给到煅烧炉中，调整氧分压至6. 7Χ 10 _2Pa(在1000°C时的Cu-Cu2O平衡氧分压)，将该层叠成型体供给到煅烧炉， 在1000°C的温度下煅烧2小时，得到埋设有内部电极的陶瓷烧结体。
接着，将该陶瓷烧结体和水一起投入钵中，使用离心滚筒机对陶瓷烧结体实施滚磨处理，由此得到陶瓷主体。
然后，在陶瓷主体的两端涂布以Cu等为主成分的外部电极用膏，干燥后，在调整氧分压至4. 3X 10 的煅烧炉内以900°C的温度进行烧结处理，制备试料编号I 104的电阻率测定用试料。应予说明，氧分压4. 3 X 10 为在温度900°C时的Cu-Cu2O平衡氧分压。
电阻率测定用试料的外形尺寸为纵3. 0mm、横3. 0mm、厚I. 0mm。
图4为电阻率测定用试料的剖视图，在陶瓷素体51中，以引出部互不相同的方式将内部电极52a 52d埋设在磁性体层53中，且在陶瓷素体51的两端面形成外部电极54a、 54b。
接着，对于试料编号I 104的电阻率测定用试料，对外部电极54a、54b施加50V 的电压30秒，测定施加电压时的电流。然后由该测定值算出电阻，由试料尺寸算出电阻率的对数IogP (以下称为“电阻率IogP ”)。
表I 3示出了试料编号I 104的铁素体组成和测定结果。
表I
权利要求
1.一种铁素体陶瓷组合物，其特征在于，是至少含有Fe、Mn、Ni以及Zn的铁素体陶瓷组合物，其中， Cu的摩尔含量换算成CuO为O 5mol%， 并且将Fe换算成Fe2O3时的摩尔含量xmol%和Mn换算成Mn2O3时的摩尔含量ymol%用(x，y)表示时，(x，y)在由 A (25，1)、B (47，1)、C (47,7. 5), D (45,7. 5),E (45,10),F(35，10)、G (35，7. 5)以及H (25，7. 5)包围的区域范围。
2.根据权利要求I所述的铁素体陶瓷组合物，其特征在于，所述Zn的摩尔含量换算成ZnO 为 33mol% 以下。
3.根据权利要求I或2所述的铁素体陶瓷组合物，其特征在于，所述Zn的摩尔含量换算成ZnO为6mol%以上。
4.一种陶瓷电子部件，其特征在于，是在磁性体部埋设有第I线圈导体和第2线圈导体的陶瓷电子部件，所述第2线圈导体与该第I线圈导体形状大致相同、且始端和终端相对于所述第I线圈导体具有一定的分离间距地被配置，其中， 所述第I线圈导体和所述第2线圈导体由以Cu为主成分的导电性材料形成，并且所述磁性体部由权利要求I 3中任一项所述的铁素体陶瓷组合物形成。
5.根据权利要求4所述的陶瓷电子部件，其特征在于，所述第I和第2线圈导体与所述磁性体部是同时煅烧而得的。
6.根据权利要求4或5所述的陶瓷电子部件，其特征在于，是在Cu-Cu2O的平衡氧分压以下的环境下进行煅烧而得的。
7.—种陶瓷电子部件的制造方法，其特征在于，包括如下工序 预煅烧工序，以Cu的摩尔含量换算成CuO为0 5mol%且将Fe换算成Fe2O3时的摩尔含量xmol%和Mn换算成Mn2O3时的摩尔含量ymol%用(x, y)表示时，以使(x, y)满足由A (25，1)、B (47，1)、C (47,7. 5),D (45,7. 5),E (45,10),F (35,10),G (35,7.5)以及 H(25,7. 5)包围的区域的方式称量Fe化合物、Mn化合物、Cu化合物、Zn化合物以及Ni化合物，将这些称量物混合后，进行预煅烧，制备预煅烧粉末； 陶瓷薄层体制备工序，由所述预煅烧粉末制备陶瓷薄层体； 第I线圈图案形成工序，在所述陶瓷薄层体上形成以Cu为主成分的第I线圈图案； 第2线圈图案形成工序，在所述陶瓷薄层体上形成以Cu为主成分的第2线圈图案； 层叠体形成工序，以规定张数将形成有所述第I线圈图案的所述陶瓷薄层体和形成有所述第2线圈图案的所述陶瓷薄层体进行交替层叠，形成内置有第I线圈导体和第2线圈导体的层叠体；和 煅烧工序，在Cu-Cu2O的平衡氧分压以下的煅烧环境下，对所述层叠体进行煅烧。
8.根据权利要求7所述的陶瓷电子部件的制造方法，其特征在于， 在形成有所述第I线圈图案的所述陶瓷薄层体的表面形成与所述第I线圈图案电绝缘的所述第2线圈导体用通孔导体， 在形成有所述第2线圈图案的所述陶瓷薄层体的表面形成与所述第2线圈图案电绝缘的所述第I线圈导体用通孔导体。
全文摘要
本发明涉及一种铁素体陶瓷组合物、陶瓷电子部件及其制造方法。根据本发明即使与以Cu为主成分的导电性材料同时煅烧，也可实现能够确保绝缘性且能够得到良好的电特性的交替卷绕共模扼流线圈等陶瓷电子部件。其中，由第1线圈图案(4a)、(4b)形成的第1线圈导体、和由第2线圈图案(5a)、(5b)形成的第2线圈导体在磁性体片(3a)～(3i)内交替层叠。第1和第2线圈导体由Cu形成，磁性体部由Ni-Mn-Zn系铁素体形成，其CuO的摩尔含量为5mol%以下且将Fe2O3的摩尔含量x、Mn2O3的摩尔含量y用(x，y)表示时，(x，y)在A(25，1)、B(47，1)、C(47，7.5)、D(45，7.5)、E(45，10)、F(35，10)、G(35，7.5)以及H(25，7.5)的范围。
文档编号H01F1/34GK102976728SQ20121031396
公开日2013年3月20日 申请日期2012年8月29日 优先权日2011年9月2日
发明者山本笃史, 中村彰宏, 河南亘 申请人:株式会社村田制作所