线圈元件及其制造方法
【专利摘要】本发明涉及线圈元件及其制造方法，该线圈元件包括陶瓷体和形成在陶瓷体上的内部电极线圈图案，其中，陶瓷体包括NiZnMn铁氧体并且内部电极线圈图案使用铜。根据本发明的NiZnMn铁氧体通过将Mn添加至传统的NiZn铁氧体组合物中以增加材料的电阻率，抑制由于在氧气稀薄的气氛中于NiZn铁氧体材料内部产生沉积的电导率，经过单烧结工艺能够大大改善烧结工艺窗口并实现材料的特性。
【专利说明】线圈元件及其制造方法
[0001]相关申请的引用
[0002]要求以下国内优先权申请和国外优先权申请的权利并通过引用将其并入:
[0003]“相关申请的引用
[0004]本申请要求于2013年I月4日提交的题为“Coil element and Method formanufacturing the same the same” 的韩国专利申请序号第 10-2013-0001091 号的权益，通过引用将全部内容结合到本申请中。”
【技术领域】
[0005]本发明涉及线圈元件及其制造方法。
【背景技术】
[0006]其中露出已嵌入的线圈的多层片式电感器、多层片式磁珠、以及其他模块类型产品使用NiCuZn铁氧体材料作为陶瓷体材料。因为导体电阻对产品的电感特性(质量因素Q、热学特性)具有较大的影响，所以100%银(Ag)用作内部电极。
[0007]因此，为了在960°C以下的温度(其是银(Ag)的熔点)下烧结NiCuZn铁氧体材料，正在开发NiCuZn铁氧体材料或其他添加剂的粉末特性。
[0008]同时，因为银(Ag)为内部电极，其为贵金属，不会在高温下氧化，在一般的环境大气中可进行脱脂(debinding)(在高温下去除半成品上的有机物质的工艺)和烧结工艺。
[0009]同时，将具有最低电阻系数的金属，银(Ag)用作内部电极具有很多优点。然而，银(Ag)是昂贵的因为它是贵金属，并且其动态价格变化是很大的。而且，银(Ag)用作太阳能电池电极材料并且从而预期将来对银(Ag)还有很多需要，并且最近突然增长的银(Ag)价加重了产品成本。
[0010]因此，研究价格低廉并且具有与银(Ag)相似导电性的金属。在他们之中，在纯态下，铜(Cu)的电阻系数比银(Ag)的高大约6%。S卩，铜(Cu)的电阻系数几乎相似于银(Ag)的电阻系数。因而，确定铜(Cu)可以代替银(Ag)。因此，研发并发明了 NiZn铁氧体组合物，并做为代替传统NiCuZn铁氧体的铁氧体材料提交。
[0011]同时，在图1中示出在多层线圈元件中形成线圈的大致过程。通过冲压用于包含有机物质的陶瓷片10中进行层间连接的通孔20来制备多层线圈元件，陶瓷片10是通过流延成型制备的，并且通常使用丝网印刷穿过通孔20在片上印刷银内部导电膏30以形成图案。
[0012]印刷图案被层压在精确位置，并且通过层间通孔连接银膏来整体形成线圈。线圈式半成品被切成单个片，并且在大气中施加热空气以去除有机物质(脱脂)。在高于800°C的高温下在炉子里煅烧所得产品以形成片式电感器。
[0013]同时，为了将铜用作内部导体，需要在具有较少氧的还原气氛中烧结以防止铜氧化。然而，在这种情况下，因为多层线圈元件的通用材料NiCuZn铁氧体的还原抗性差，从而材料的还原会引起结构的破坏、磁性劣化，并通过烧结防止致密化。因此，迄今为止，Ag内部电极已用于所有的多层电感器中。
[0014][相关技术文献]
[0015][专利文献]
[0016]专利文献1:日本专利公开第2000-233967号
【发明内容】
[0017] 在一般的多层线圈类产品的制备中，印刷在铁氧体主体的生片上的内部电极线圈图案根据顺序排列并层压而且通过高温压缩形成为一体。然后，层压体被分离成单个产品小片(chip)，并且在高温下再次烧结这些片。
[0018]在烧结之前执行脱脂工艺以去除过过量添加的有机物质。在这时在将Ag用作内部电极线圈图案现有技术中不存在问题，是因为氧化不会在高温环境大气中发生。
[0019]然而，当将Cu用作内部电极线圈图案时，当仅超过150°C时就会加快氧化速度。因此，在环境大气烧结中，在脱脂步骤中Cu颗粒全部被氧化并且随后在烧结期间全部分解而作为氧化物存在，并且它们中的一些被吸附于陶瓷体中。因此，当将Cu用作内部电极线圈图案时，应当在Cu不会被氧化的氧气稀薄的环境中烧结陶瓷体。
[0020]然而，在传统的NiCuZn铁氧体中，当氧分压降低至低于0.01atm时，沉积内部构件CuO使得Fe离子的化合价改变以具有导电性。在这时，不同于缠绕型产品，其中内部电极线圈导体涂有瓷漆以使得陶瓷体和电极之间绝缘，在多层式产品中，电极被嵌入于陶瓷体中。
[0021]因此，因为陶瓷体和内部电极线圈导电体彼此直接接触，电流在如图2B的陶瓷体110中以及如图2A的普通小片中的金属内部电极线圈导电体130中平行流动。因此，在线圈中流动的电流减少了并且不能获得期望特性(箭头:电流的流动方向)。
[0022]因此，本发明的 申请人:提交了有关低温烧结的NiZn铁氧体组合物的专利申请，尽管从陶瓷体组合物中除去铜(Cu)该NiZn铁氧体组合物仍展现出等效特性。
[0023]然而，在NiZn铁氧体组合物的情况下，在氧稀薄的大气中，如在下面等式I中，沉积NiO和ZnO，并且在剩余成分中铁氧化物的量增加至50mol%以上。
[0024](等式I)
[0025]ZnFe2O4 — 3mZn0+(In) ZnxFe3_x04+m/202
[0026]NiFe2O4 — 3mNi0+(l_m) NixFe3_x04+m/202
[0027]
【权利要求】
1.一种线圈元件，包括: 陶瓷体；以及 形成在所述陶瓷体上的内部电极线圈图案，其中，所述陶瓷体包括NiZnMn铁氧体，并且所述内部电极线圈图案使用铜。
2.根据权利要求1所述的线圈元件，其中，相对于N1、Zn、Mn和Fe离子的总和，所述NiZnMn铁氧体包含比率为0.53至0.67的铁(Fe)离子和比率为0.11至0.17的锰(Mn)离子。
3.根据权利要求2所述的线圈元件，其中，相对于所述N1、Zn、Mn、和Fe离子的总和，所述NiZnMn铁氧体包含比率为0.01至0.154的所述镍(Ni)离子。
4.根据权利要求2所述的线圈元件，其中，所述NiZnMn铁氧体在粉末状态下的比表面积是5至12m2/g。
5.根据权利要求1所述的线圈元件，其中，所述陶瓷体还包含烧结添加剂。
6.根据权利要求5所述的线圈元件，其中，所述烧结添加剂选自玻璃和金属氧化物。
7.根据权利要求1所述的线圈元件，其中，所述线圈元件选自多层型和缠绕型。
8.根据权利要求2所述的线圈元件，其中，所述线圈元件的电阻率大于lOOOQcm。
9.一种NiZnMn铁氧体，相对于N1、Zn、Mn和Fe离子的总和，包含比率为0.53至0.67的Fe离子和比率为0.11至0.17的Mn离子。
10.根据权利要求9所述的NiZnMn铁氧体,其中，相对于所述N1、Zn、Mn和Fe离子的总和，所述Ni离子的比率为0.01至0.154。
11.根据权利要求9所述的NiZnMn铁氧体,其中,所述NiZnMn铁氧体用作线圈元件的陶瓷体。
12.一种用于制造线圈元件的方法，包括: 制造陶瓷生片； 在所述陶瓷生片上形成内部电极线圈图案； 层压其上形成有所述线圈图案的所述陶瓷生片； 通过将层压的层压体分离成小片对所述层压的层压体脱脂；以及 烧结所述小片。
13.根据权利要求12所述的用于制造线圈元件的方法，其中，所述陶瓷生片使用NiZnMn铁氧体。
14.根据权利要求13所述的用于制造线圈元件的方法，其中，相对于N1、Zn、Mn和Fe离子的总和，所述NiZnMn铁氧体包含比率为0.53至0.67的Fe离子和比率为0.11至0.17的Mn离子。
15.根据权利要求13所述的用于制造线圈元件的方法，其中，相对于所述N1、Zn、Mn和Fe离子的总和，所述NiZnMn铁氧体包含比率为0.01至0.154的Ni离子。
16.根据权利要求12所述的用于制造线圈元件的方法，其中，所述内部电极线圈图案使用铜。
17.根据权利要求12所述的用于制造线圈元件的方法，其中，在氧分压为I至IOOppm的氧气氛中进行所述烧结。
18.根据权利要求12所述的用于制造线圈元件的方法，其中，在850至1050°C的温度下进行所述烧结。
【文档编号】H01F41/00GK103915244SQ201310683523
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2013年12月13日 优先权日:2013年1月4日
【发明者】文炳喆, 孙受焕, 宋昭娟, 李永日, 金成殷 申请人:三星电机株式会社