陶瓷电子部件的制造方法
【专利摘要】本发明提供能确保磁性体部绝缘性、抑制内部导体Cu的氧化，从而得到良好电特性的陶瓷电子部件。本发明的陶瓷电子部件的制造方法包括在规定的升温速度X（℃/分）和氧分压Y（Pa）下进行焙烧的焙烧工序，其特征在于，将升温速度X表示为x轴、将氧分压Y表示为y轴时，在（X，Y）为由A（50，0.05）、B（1000，0.05）、C（1000，0.01）、D（1500，0.01）、E（1500，0.001）、F（2000，0.001）、G（2000，100）、H（1500，100）、I（1500，50）、J（1000，50）、K（1000，10）、L（50，10）围成的区域所表示的条件下进行焙烧。
【专利说明】陶瓷电子部件的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及陶瓷电子部件的制造方法。更具体地，本发明涉及具有至少含有Fe、N1、Zn的磁性体部和埋设在磁性体部内的以Cu为主要成分的内部导体的陶瓷电子部件的制造方法。
【背景技术】
[0002]以往，已知有具有磁性体部和埋设在磁性体内的内部导体的陶瓷电子部件。从制造工序的角度考虑，该磁性体部和内部导体优选整体烧结。并且，由于低成本的要求，正在进行以Cu为主要成分的内部导体的开发。作为这种电子部件，已知的有例如在专利文献I中公开的铜导体整体烧结型铁素体元件。
[0003]在该专利文献I中，通过向N1- Zn系铁素体材料中添加低熔点玻璃成分Pb0、B203和SiO2，可在氮环境中、950?1030°C的低温下焙烧，与Cu整体烧结。
[0004]另一方面，作为显示氧化物的平衡氧分压的图，已知的有非专利文献I中所示的Ellingham图(又称氧势图)。根据该Ellingham图,可以得知，由于Cu — Cu2O的平衡氧分压与Fe2O3 - Fe3O4的平衡氧分压的关系，在800°C以上，不存在Cu与Fe2O3共存的区域。SP，在800°C以上的温度下，在将氧分压设定成维持Fe2O3状态的环境进行焙烧时，Cu也会被氧化而生成Cu20。另一方面，在将氧分压设定成Cu不发生氧化的环境进行焙烧时，Fe2O3被还原而生成Fe304。
[0005]专利文献:
[0006]专利文献1:日本特开平7-97525号公报
[0007]非专利文献:
[0008]非专利文献1:Ε.T.T.Ellingham 著:J.Soc.Chem.1nd., UK, vol.63, p.125, 1944
【发明内容】
[0009]如上所述，在专利文献I中，能在氮环境下将Cu与铁素体材料整体烧结。但是，根据非专利文献1，由于不存在Cu与Fe2O3共存的区域，因而，若在Cu不发生氧化的氧分压环境下进行焙烧，则Fe2O3会被还原成Fe3O4，使得电阻率P降低，从而有导致电特性劣化之虞。
[0010]此外，在专利文献I中，由于添加有玻璃成分Pb0、B203、Si02，因此，在焙烧中，这些玻璃成分会引起异常晶粒生长，导致导磁率降低等，难以得到所希望的良好的磁特性。此夕卜，由于铁素体中添加有PbO,因此,从环境负荷的角度考虑也存在问题。
[0011]本发明是鉴于上述情况而完成的，旨在提供即使对以Cu为主要成分的内部导体和磁性体部进行共烧，也能确保磁性体部的绝缘性、抑制内部导体Cu的氧化，从而得到良好的电特性的陶瓷电子部件。
[0012]本发明的陶瓷电子部件的制造方法是具有至少含有Fe、N1、Zn的磁性体部和埋设在磁性体部内的以Cu为主要成分的内部导体的陶瓷电子部件的制造方法，其特征在于，具有将包含埋设在磁性体材料中的内部导体材料的未焙烧层积体在规定的升温速度X (0C /分)和氧分压Y (Pa)下进行焙烧的焙烧工序，其中，所述磁性体材料在焙烧后成为所述磁性体部,所述内部导体材料在焙烧后成为所述内部导体,将升温速度X表示为X轴、将上述氧分压 Y 表示为 y 轴时，在(X，Y)为由 A (50,0.05)、B (1000,0.05)、C (1000,0.01)、D(1500,0.01), E (1500,0.001), F (2000,0.001)、G (2000,100),H (1500,100)、I (1500,50)、J (1000，50)、K (1000，10)、L (50，10)围成的区域所表示的条件下进行焙烧。
[0013]此外，在本发明的陶瓷电子部件的制造方法中，优选在(X，Y)为由A’(50，I)、B’(1000,1)、C，(1000,0.1)、D’(1500,0.1)、E’(1500,0.05)、F，(2000,0.05)、G (2000,100)、H (1500，100)、I (1500,50), J (1000,50), K (1000，10)、L (50，10)围成的区域所表示的条件下进行焙烧。
[0014]根据本发明的焙烧条件，在Cu氧化之前并在磁性体部还原、电阻率降低之前焙烧结束。因此，能得到磁性体部的绝缘电阻高、内部导体的直流电阻小的陶瓷电阻部件。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是陶瓷电子部件的截面图。
[0016]图2是显示本发明陶瓷电子部件的制造方法的截面图。
[0017]图3是显示本发明的陶瓷电子部件的制造方法的截面图，是图2的继续。
[0018]图4是以升温速度X (°C/分)为X轴、以氧分压Y (Pa)为y轴而表示本发明的焙烧条件范围的图。
[0019]图5是以升温速度X (°C/分)为X轴、以氧分压Y (Pa)为y轴而表示本发明的优选焙烧条件范围的图。
[0020]图6是显示试样编号8 -1和试样编号8 — 7的阻抗的频率特性的图。
【具体实施方式】
[0021 ] 下面对本发明的【具体实施方式】进行说明。
[0022](第I实施方式)
[0023]首先，对陶瓷电子部件进行说明。图1是陶瓷电子部件的截面图。该陶瓷电子部件I具有层积体13和外部电极4、5。
[0024]层积体13具有磁性体部2和埋设在磁性体部2内的内部导体3。需要说明的是，图1的内部导体3为了便于理解而示意性地示出。
[0025]磁性体部2是至少含有Fe、N1、Zn的铁素体，也可含有Cu。作为磁性体部2中的Fe、Zn、Cu和Ni的含量，无特殊限制，但优选按以Fe2O3换算为40?49.5mol %、以ZnO换算为5?35mol %、以CuO换算为O?12mol %、以NiO换算为剩余部分的方式进行添加。
[0026]Fe2O3在40mol%以上时，导磁率在非常高的范围。而在49.5mol %以下时，则能得到更致密的烧结体。ZnO在5mol%以上时，导磁率在非常高的范围。而在35mol%以下时，居里点进一步改善。CuO在12mol%以下时，焙烧后以异相残留的CuO的量减少。
[0027]内部导体3以Cu为主要成分。此外，内部导体3形成螺旋线圈11。
[0028]外部电极4、5形成在层积体13的两端面上。此外，外部电极4、5与螺旋线圈11的两端电连接。作为外部电极4、5的材料的例子，可以列举Ag。[0029]接着，参照图2?图4对上述陶瓷电子部件的制造方法进行说明。
[0030]首先，作为陶瓷原料，准备Fe203、ZnO、CuO和NiO。然后，称量这些陶瓷原料，使它们达到规定的组成比。
[0031]接着，将称量物与纯水、PSZ (部分稳定氧化锆)球等球体一起装入罐磨机中，充分混合并粉碎。之后，使该混合物干燥。然后，在600?800°C的温度下煅烧一定时间。
[0032]接着，将该煅烧物与聚乙烯醇缩丁醛等粘合剂、乙醇、甲苯等溶剂以及PSZ球一起再次装入罐磨机中，充分混合，制作陶瓷浆料。
[0033]接着，如图2 (A)所示，使用刮刀法等将陶瓷浆料成形为片状，形成规定膜厚的陶瓷生片6。
[0034]接着，如图2 (B)所示，在陶瓷生片6上形成导体图案7。具体地，准备以Cu为主要成分的导电膏。然后，通过在陶瓷生片6的表面上用丝网印刷法涂布导电膏等操作形成导体图案7。
[0035]接着，如图2 (C)所示，层积多个陶瓷生片，形成未焙烧层积体12。此时，通过层积，导体图案成为内部导体材料9，陶瓷生片则成为磁性体材料8。并且，内部导体材料9处于埋设在磁性体材料8内的状态。
[0036]接着，如图3 (D)所示，对未焙烧层积体进行焙烧，形成层积体13。
[0037]在本实施方式中，将未焙烧层积体在规定的升温速度X (°C /分)和规定的氧分压Y (Pa)下进行焙烧。图4是以升温速度X (°C/分)为X轴、以氧分压Y (Pa)为y轴表示焙烧条件范围的图。本实施方式的特征在于，如图4所示，在(X，Y)为由A (50,0.05),B(1000,0.05),C (1000,0.01),D (1500,0.01),E (1500,0.001),F (2000,0.001),G (2000，100)、H (1500，100)、I (1500,50), J (1000,50), K (1000，10)、L (50，10)围成的区域所表示的条件下进行焙烧。
[0038]如上所述，基于Cu - Cu2O的平衡氧分压与Fe2O3 — Fe3O4的平衡氧分压的关系，在SOO0C以上的高温下，不存在Cu和Fe2O3共存的区域。因此，在通常的焙烧条件下进行焙烧时，会出现内部导体3的主要成分Cu氧化或磁性体部2的Fe还原、导致电阻率降低的问题。
[0039]然而，根据本发明的焙烧条件，在Cu氧化之前并且在磁性体部2的Fe还原、电阻率降低之前焙烧结束。因此，能得到磁性体部2的绝缘电阻高、内部导体3的直流电阻小的陶瓷电子部件。
[0040]在本说明书中，升温速度是指将焙烧时的最高温度减去加热开始温度后的值除以加热时间而得的平均值。而氧分压是指焙烧时的氧分压的平均值。
[0041]图5示出本实施方式的更优选的焙烧条件。图5是以升温速度X (°C/分)为X轴、以氧分压Y (Pa)为y轴表示焙烧条件范围的图。在本实施方式中，如图5所示，优选在(乂，丫)为由八，(50，1)、B，(1000，1)、C，(1000,0.1)、D，( 1500，0.I)、E，( 1500，0.05)、F，(2000,0.05)、G (2000,100)、H (1500,100)、I (1500,50)、J (1000,50)、K (1000,10)、L(50,10)围成的区域所表示的条件下进行焙烧。这种情况下，具有电阻率进一步提高的效果O
[0042]接着，如图3 (E)所示，在层积体13的端面上形成外部电极4、5。外部电极4、5例如可通过涂布导电膏并使其干燥后在750°C?800°C下烘烤而形成。还可在外部电极4、5的表面设置Ni与Sn的镀膜。这种情况下，对安装时的焊料的润湿性会提高。[0043]接着，对本发明的实验例进行具体说明。
[0044]〔实验例I〕
[0045]作为陶瓷原料，准备Fe203、ZnO、NiO、CuO0然后，称量这些陶瓷原料，使比例为Fe2O3:48.5mol%,Zn0:30.0molNiO:20.5mol%,Cu0:1.0mol%。之后，将这些称量物与纯水和PSZ球一起装入氯乙烯罐磨机中，用湿法混合、粉碎48小时，蒸发干燥后，在750°C的温度下煅烧。
[0046]接着，将这些煅烧物与乙醇和PSZ球一起再次装入氯乙烯罐磨机中，混合、粉碎48小时后，加入聚乙烯醇缩丁醛系粘合剂，之后，混合8小时，得到陶瓷浆料。
[0047]接着，使用刮刀法将陶瓷浆料成形为厚35 μ m的片状，将该片状物冲切成纵50mm、横50mm大小，制得陶瓷生片。
[0048]接着，使用激光加工机在陶瓷生片的规定位置上形成通孔。之后，在陶瓷生片的表面上丝网印刷含有Cu粉末、清漆和有机溶剂的Cu膏。同时，将Cu膏填充到通孔中。由此形成规定形状的导体图案和通孔导体。
[0049]接着，层积形成有导体图案的陶瓷生片。之后，将该层积体用未形成有导体图案的陶瓷生片夹持。然后，在60° C、IOOMPa的条件下进行压粘，制得压粘块。然后，将该压粘块切割成规定的大小，制得未 焙烧层积体。
[0050]接着，将该未焙烧层积体在Cu不发生氧化的环境下加热到500~600°C，使其充分脱脂。之后，通过N2 — H2 — H2O的混合气体将氧分压控制在0.0001~500Pa，使升温速度为25~2000°C /分，在表1所示的条件下进行焙烧，制得在磁性体部埋设有内部导体的层积体。焙烧温度的最高温度用设置在试样附近的热电偶进行测定。然后，在最高温度达到规定温度的时刻开始降温。
[0051]接着，准备含有Ag粉、玻璃粉、清漆和有机溶剂的外部电极用导电膏。然后，将该外部电极用导电膏涂布到层积体两端并干燥。之后，在750°C下烘烤，形成外部电极。由此制得表1所不的试样(试样编号I 一 I~11 一 7)。各试样的外径尺寸为:长:1.6mm、宽:
0.8mm,厚:0.8mm,线圈的圈数为9.5圈。此外,表中的*标记表示在本发明的范围外。
[0052]表1
【权利要求】
1.陶瓷电子部件的制造方法，所述陶瓷电子部件具有至少含有Fe、N1、Zn的磁性体部和埋设在所述磁性体部内的以Cu为主要成分的内部导体， 所述方法具有将包含埋设在磁性体材料中的内部导体材料的未焙烧层积体在规定的升温速度X (°C/分)和氧分压Y (Pa)下进行焙烧的焙烧工序，所述磁性体材料在焙烧后成为所述磁性体部，所述内部导体材料在焙烧后成为所述内部导体， 将升温速度X示于X轴、氧分压Y示于y轴时，
所述焙烧在(X，Y)为由 A (50,0.05),B (1000,0.05),C (1000,0.01),D (1500,0.01)、E (1500,0.001),F (2000,0.001), G (2000,100),H (1500,100),I (1500,50), J (1000,50)、K (1000，10)、L (50，10)围成的区域所表示的条件下进行。
2.根据权利要求1所述的陶瓷电子部件的制造方法，其特征在于，在(X，Y)为由Α’(50,1)、B’(1000,1)、C’(1000,0.1)、D’(1500,0.1)、E’(1500,0.05)、F’(2000,0.05)、G (2000，100)、H (1500，100)、I (1500,50)、J (1000,50)、K (1000，10)、L (50，10)围成的区域所表示的条件下进行焙烧。
【文档编号】H01F41/04GK103650081SQ201280034369
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2012年8月1日 优先权日:2011年8月5日
【发明者】野宫裕子, 山本笃史 申请人:株式会社村田制作所