JP6414376B2 - Ceramic electronic components - Google Patents
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Description
本発明はセラミック電子部品に関し、より詳しくは、Cuを主成分とした導電性材料との同時焼成が可能なフェライト磁器組成物を使用したコモンモードチョークコイル等のセラミック電子部品に関する。 The present invention relates to a ceramic electronic component, and more particularly, to a ceramic electronic component such as a common mode choke coil using co-firing capable ferrite ceramic composition of the conductive material mainly composed of Cu.
従来より、各種電子機器の信号ラインや電源ラインとGND(グランド)間で発生するコモンモードのノイズ除去にはコモンモードチョークコイルが広く使用されている。 Conventionally, a common mode choke coil has been widely used to remove common mode noise generated between signal lines and power lines of various electronic devices and GND (ground).
このコモンモードチョークコイルでは、ノイズ成分はコモンモードで伝送され、信号成分はノーマルモードで伝送されることから、これらの伝送モードの相違を利用し、信号とノイズに分離してノイズ除去を行っている。 In this common mode choke coil, the noise component is transmitted in the common mode and the signal component is transmitted in the normal mode. Therefore, using the difference between these transmission modes, the noise is separated into the signal and noise. Yes.
一方、Ni−Zn等のスピネル型結晶構造を有するフェライト系磁器を使用したセラミック電子部品も広く使用されており、従来より、フェライト材料の開発も盛んに行なわれている。 On the other hand, ceramic electronic parts using ferrite-based ceramics having a spinel crystal structure such as Ni—Zn are also widely used, and conventionally, ferrite materials have been actively developed.
例えば、特許文献1には、フェライト材料からなる磁性体部と、Cuを主成分とする導電部とを有し、前記磁性体部は、3価のFeと少なくとも2価のNiを含む2価元素とを含有すると共に、前記Feの含有量が、Fe2O3に換算し、モル比で20〜48%であり、かつ、前記Fe及びMnの総計に対するMnの比率が、Mn2O3及びFe2O3にそれぞれ換算し、モル比で50%未満(0%を含む。)となるように、前記磁性体部は前記Mnを含有したセラミック電子部品が提案されている。
For example,
特許文献1では、Cu系材料とフェライト材料とを同時焼成しても、比抵抗ρを向上させることができ、コイル導体が積層方向に券回された積層コイル部品では、105以上の比抵抗ρを有する絶縁性能を確保することが可能である。
In
特許文献1では、Cuを含有した導電性ペーストを磁性体シートに塗布してコイルパターン及びビア導体を形成し、次いで、前記コイルパターン及びビア導体の形成された複数の磁性体シートを積層し、脱脂処理を行った後、焼成処理を行って内部導体の埋設された部品素体を作製している。
In
上記脱脂処理は、磁性体シートや導電性ペーストに含有される有機バインダを消失・除去するために行われるが、斯かる脱脂処理はコイル導体となるCuが酸化されないように、酸素濃度をCu−Cu2O平衡酸素分圧以下に雰囲気調整して行う必要がある。 The degreasing treatment is performed in order to eliminate or remove the organic binder contained in the magnetic material sheet or the conductive paste. However, the degreasing treatment is performed with an oxygen concentration of Cu− so that Cu serving as a coil conductor is not oxidized. It is necessary to adjust the atmosphere below the Cu 2 O equilibrium oxygen partial pressure.
ところが、Cu−Cu2O平衡酸素分圧以下の雰囲気で脱脂処理を行った場合、有機バインダを完全には除去し難い。すなわち、上述した脱脂処理では、磁性体表面及び表面近傍の有機バインダは除去できるものの、磁性体の内部に存在する有機バインダを完全に除去するのは困難であり、有機バインダ中の炭素成分が残存するおそれがある。そして、このように磁性体内部に炭素成分が残存した状態で焼成処理を行うと、磁性体内部の比抵抗ρが磁性体の表面や表面近傍に比べて低下するおそれがある。 However, when the degreasing treatment is performed in an atmosphere of Cu-Cu 2 O equilibrium oxygen partial pressure or less, it is difficult to completely remove the organic binder. That is, the above-described degreasing treatment can remove the organic binder on the surface of the magnetic material and the vicinity of the surface, but it is difficult to completely remove the organic binder present in the magnetic material, and the carbon component in the organic binder remains. There is a risk. If the firing process is performed with the carbon component remaining inside the magnetic material in this way, the specific resistance ρ inside the magnetic material may be lower than that on the surface of the magnetic material or in the vicinity of the surface.
この場合、特許文献1で例示された積層コイル部品のように積層方向にコイル導体が埋設されている場合は、磁性体の表面や表面近傍の比抵抗ρは十分に高いので、外部電極の表面に電解めっきを施す際に、Ni皮膜やSn皮膜等のめっき皮膜が磁性体表面に付着することもない。
In this case, when the coil conductor is embedded in the lamination direction as in the laminated coil component exemplified in
しかしながら、コモンモードチョークコイル等の電極間で電位差が生じるコイル部品の場合、磁性体の表面や表面近傍に比べて磁性体内部の比抵抗ρが低下すると、十分に絶縁性能を確保することができなくなり、信頼性低下を招くおそれがある。 However, in the case of a coil component in which a potential difference occurs between electrodes such as a common mode choke coil, the insulation performance can be sufficiently ensured if the specific resistance ρ inside the magnetic body decreases compared to the surface of the magnetic body or in the vicinity of the surface. There is a risk that reliability will be reduced.
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであって、Cuを主成分とする導電性材料と同時焼成しても、内部の比抵抗が低下することもなく、十分な絶縁性能を確保することができるフェライト磁器組成物を使用した高信頼性を有するコモンモードチョークコイル等のセラミック電子部品を目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and even when co-fired with a conductive material containing Cu as a main component, the internal specific resistance is not lowered, and sufficient insulation performance is ensured. it is an object of ceramic electronic components such as common mode choke coil having high reliability using the ferrite ceramic composition can.
本発明者は、一般式X2O3・MeO(XはFe、Mn、MeはZn、Cu、Ni)で表わされるスピネル型結晶構造のフェライト材料について鋭意研究を行ったところ、CuOの含有モル量を5mol%以下とした上で、Fe2O3とMn2O3との配合量を特定範囲とし、さらにSi、B、及びアルカリ土類金属を含有したガラス成分を所定量含有し、かつ上述したSi、B、及びアルカリ土類金属の含有量を調整することにより、比抵抗ρの向上に寄与するガラス相を結晶粒界に十分に形成することができ、これによりCu系材料とフェライト材料とを同時焼成しても、表面や表面近傍のみならず内部での比抵抗ρも十分に高く、良好な透磁率を確保しつつ所望の良好な絶縁性を有するフェライト磁器組成物を得ることができるという知見を得た。すなわち、このフェライト磁器組成物とCuを主成分とする導電性材料とを同時焼成しても、上述したように前記フェライト磁器組成物の内部の比抵抗ρが低下するのを抑制できることから十分な絶縁性能を確保することができる。したがって電極間に電位差が生じるようなコモンモードチョークコイル等の場合であっても、所望の良好な電気特性や磁気特性を有すると共に、絶縁性能が良好な高信頼性を得ることが可能となる。 The inventor conducted intensive research on a ferrite material having a spinel crystal structure represented by the general formula X 2 O 3 .MeO (X is Fe, Mn, Me is Zn, Cu, Ni). The amount of Fe 2 O 3 and Mn 2 O 3 is within a specific range after the amount is 5 mol% or less, and further contains a predetermined amount of a glass component containing Si, B, and an alkaline earth metal , and By adjusting the content of Si, B, and alkaline earth metal described above, a glass phase contributing to an improvement in specific resistance ρ can be sufficiently formed at the crystal grain boundary, whereby a Cu-based material and ferrite can be formed. Even if the materials are fired at the same time, not only the surface and the vicinity of the surface, but also the internal specific resistance ρ is sufficiently high to obtain a ferrite ceramic composition having desired good insulation while ensuring good magnetic permeability. If you can That knowledge was obtained. That is, even if this ferrite porcelain composition and a conductive material containing Cu as a main component are simultaneously fired, it is sufficient that the specific resistance ρ inside the ferrite porcelain composition can be suppressed as described above. Insulation performance can be ensured. Therefore, even in the case of a common mode choke coil or the like in which a potential difference is generated between the electrodes, it is possible to obtain high reliability with desired good electrical characteristics and magnetic characteristics and good insulation performance.
本発明はこのような知見に基づきなされたものであって、本発明に係るセラミック電子部品は、コイル導体が第1のコイル導体と第2のコイル導体とを有し、前記第1のコイル導体と前記第2のコイル導体とが一定の離間距離を有して対向状となるように部品素体に埋設されたセラミック電子部品であって、前記コイル導体が、Cuを主成分とする導電性材料で形成されると共に、前記部品素体が、少なくともFe、Mn、Ni、及びZnを含有したフェライト磁器組成物で形成され、前記フェライト磁器組成物は、Cuの含有モル量がCuOに換算して0〜5mol%であり、FeをFe2O3に換算したときの含有モル量xmol%、及びMnをMn2O3に換算したときの含有モル量ymol%を(x,y)で表したときに、(x,y)が、A(30,1)、B(47,1)、C(47,7.5)、D(45,7.5)、E(45,10)、F(35,10)、G(35,7.5)、及びH(30,7.5)で囲まれる領域にあり、かつ、少なくともSi、B、及びアルカリ土類金属Mを含むガラス成分が、Fe、Mn、Ni、Zn、及びCuをそれぞれFe2O3、Mn2O3、NiO、ZnO、及びCuOに換算したときの総計100重量部に対し1重量部以上5重量部以下の範囲で含有され、前記Si、前記B、及び前記アルカリ土類金属Mの各含有量は、それぞれSiO 2 換算で20〜55重量%、B 2 O 3 換算で10〜20重量%、MO換算で25〜60重量%であることを特徴としている。 The present invention has been made on the basis of such knowledge. In the ceramic electronic component according to the present invention, a coil conductor has a first coil conductor and a second coil conductor, and the first coil conductor. Ceramic electronic component embedded in a component body so that the second coil conductor and the second coil conductor are opposed to each other with a certain separation distance, and the coil conductor is conductive with Cu as a main component. The component body is formed of a ferrite porcelain composition containing at least Fe, Mn, Ni, and Zn, and the ferrite porcelain composition has a Cu content molar amount converted to CuO. Table is 0 to 5 mol%, Fe and Fe 2 O 3 molar content x mol% when converted into, and the molar content Ymol% when the converted to Mn 2 O 3 Mn in (x, y) Te (X y) is A (30,1), B (47,1), C (47,7.5), D (45,7.5), E (45,10), F (35,10), G (35, 7.5) and H (30, 7.5) are surrounded by a glass component containing at least Si, B, and alkaline earth metal M, Fe, Mn, Ni, Zn and Cu are contained in the range of 1 part by weight or more and 5 parts by weight or less with respect to a total of 100 parts by weight when converted into Fe 2 O 3, Mn 2 O 3 , NiO, ZnO and CuO, respectively , Each content of the B and the alkaline earth metal M is 20 to 55 wt% in terms of SiO 2 , 10 to 20 wt% in terms of B 2 O 3 , and 25 to 60 wt% in terms of MO. It is characterized by.
これによりCuが酸化されたり、Fe2O3が還元されるのを抑制でき、しかも結晶粒界にガラス相を形成することができることから、フェライト磁器組成物の表面や表面近傍のみならず、内部の比抵抗ρを高く維持することができ、良好な透磁率を確保しつつ所望の絶縁性能を確保することができる。すなわち、所望の良好な電気特性や磁気特性を有すると共に、絶縁性能が良好な高信頼性を有するコモンモードチョークコイル等のセラミック電子部品を得ることが可能となる。 As a result, the oxidation of Cu and the reduction of Fe 2 O 3 can be suppressed, and a glass phase can be formed at the crystal grain boundary. The specific resistance ρ can be kept high, and desired insulation performance can be ensured while ensuring good magnetic permeability . That is, it is possible to obtain a ceramic electronic component such as a common mode choke coil having desired good electric characteristics and magnetic characteristics and having high insulation performance and high reliability.
また、本発明のセラミック電子部品は、前記アルカリ土類金属が、Ba、Sr、Ca、及びMgの中から選択された少なくとも一種を含んでいるのが好ましい。 In the ceramic electronic component of the present invention, it is preferable that the alkaline earth metal contains at least one selected from Ba, Sr, Ca, and Mg.
また、本発明のセラミック電子部品は、前記Znの含有モル量が、ZnOに換算して6〜33mol%であるのが好ましい。 In the ceramic electronic component of the present invention, the molar content of Zn is preferably 6 to 33 mol% in terms of ZnO.
これにより、十分なキュリー点を確保することができ、良好な透磁率を確保しつつ使用時の温度が高い条件下での動作保証がなされたセラミック電子部品を得ることができる。 As a result, a sufficient Curie point can be secured, and a ceramic electronic component can be obtained in which operation is guaranteed under conditions of high temperature during use while ensuring good magnetic permeability .
また、本発明のセラミック電子部品は、前記コイル導体と前記部品素体は同時焼成されてなるのが好ましい。 In the ceramic electronic component of the present invention, the coil conductor and the component body are preferably fired at the same time.
これにより、Cu系材料と同時焼成しても所望の良好な電気特性や磁気特性を有し、絶縁性能が良好で高信頼性を有するセラミック電子部品を得ることが可能となる。 As a result, it is possible to obtain a ceramic electronic component having desired good electrical and magnetic characteristics even when co-fired with a Cu-based material, good insulation performance and high reliability.
また、本発明のセラミック電子部品は、Cu−Cu2Oの平衡酸素分圧以下の雰囲気で焼成されてなるのが好ましい。 Moreover, it is preferable that the ceramic electronic component of the present invention is fired in an atmosphere that is equal to or lower than the equilibrium oxygen partial pressure of Cu—Cu 2 O.
これにより、コイル導体にCuを主成分とする導電性材料を使用して部品素体となるべきフェライト磁器組成物と同時焼成しても、Cuが酸化されることなく、焼結させることができ、絶縁性能が良好な高信頼性を有するコモンモードチョークコイル等のセラミック電子部品を得ることができる。 As a result, even if the coil conductor is sintered together with a ferrite porcelain composition that should be a component body using a conductive material containing Cu as a main component, Cu can be sintered without being oxidized. Further, it is possible to obtain a ceramic electronic component such as a common mode choke coil having good insulation performance and high reliability.
本発明のセラミック電子部品によれば、コイル導体が第1のコイル導体と第2のコイル導体とを有し、前記第1のコイル導体と前記第2のコイル導体とが一定の離間距離を有して対向状となるように部品素体に埋設されたセラミック電子部品であって、前記コイル導体が、Cuを主成分とする導電性材料で形成されると共に、前記部品素体が、少なくともFe、Mn、Ni、及びZnを含有したフェライト磁器組成物で形成され、前記フェライト磁器組成物は、Cuの含有モル量がCuOに換算して0〜5mol%であり、FeをFe2O3に換算したときの含有モル量xmol%、及びMnをMn2O3に換算したときの含有モル量ymol%を(x,y)で表したときに、(x,y)が、A(30,1)、B(47,1)、C(47,7.5)、D(45,7.5)、E(45,10)、F(35,10)、G(35,7.5)、及びH(30,7.5)で囲まれる領域にあり、かつ、少なくともSi、B、及びアルカリ土類金属Mを含むガラス成分が、Fe、Mn、Ni、Zn、及びCuをそれぞれFe2O3、Mn2O3、NiO、ZnO、及びCuOに換算したときの総計100重量部に対し1重量部以上5重量部以下の範囲で含有され、前記Si、前記B、及び前記アルカリ土類金属Mの各含有量は、それぞれSiO 2 換算で20〜55重量%、B 2 O 3 換算で10〜20重量%、MO換算で25〜60重量%であるので、このフェライト磁器組成物とCuを主成分とする導電性材料とを同時焼成してもCuが酸化されたり、Fe2O3が還元されるのを抑制でき、しかも結晶粒界にガラス相を形成することができることから、フェライト磁器組成物の表面や表面近傍のみならず、内部の比抵抗ρを高く維持することができ、良好な透磁率を確保しつつ所望の絶縁性能を確保することができる。したがって、電極間に電位差が生じるようなコモンモードチョークコイルの場合であっても、良好な絶縁性能と磁気特性を有し、高信頼性を確保することができる。 According to the ceramic electronic component of the present invention, the coil conductor has the first coil conductor and the second coil conductor, and the first coil conductor and the second coil conductor have a certain separation distance. A ceramic electronic component embedded in the component body so as to be opposed to each other , wherein the coil conductor is formed of a conductive material mainly composed of Cu, and the component body is at least Fe , Mn, Ni, and is formed by a ferrite ceramic composition containing Zn, the ferrite ceramic composition is 0 to 5 mol% molar content of Cu in terms of CuO, the Fe in the Fe 2 O 3 molar content x mol% when converted, and the molar content Ymol% when the converted to Mn 2 O 3 Mn (x, y) when expressed in, (x, y) is, a (30, 1), B (47, 1), C (47, 7.5), D (45, 7.5), E (45, 10), F (35, 10), G (35, 7.5), and H (30, 7.5) And glass components containing at least Si, B, and alkaline earth metal M are Fe, Mn, Ni, Zn, and Cu, respectively, Fe 2 O 3, Mn 2 O 3 , NiO, ZnO, and CuO. It is contained in an amount of less than 5 parts by weight or more and 1 part by weight relative to total 100 parts by weight when converted into the Si, the B, and the content of the alkaline earth metal M, 20 respectively in terms of SiO 2 ˜55 wt%, 10 to 20 wt% in terms of B 2 O 3 , and 25 to 60 wt% in terms of MO. Therefore, this ferrite porcelain composition and a conductive material containing Cu as a main component are simultaneously fired. or even Cu are oxidized from Fe 2 O 3 can be reduced Control can, moreover since it is possible to form a glass phase in the grain boundaries, not only on the surface or near the surface of the ferrite ceramic composition, it is possible to maintain a high internal resistivity [rho, ensure good permeability desired insulation performance can be ensured while. Therefore , even in the case of a common mode choke coil in which a potential difference is generated between the electrodes , it has good insulation performance and magnetic characteristics , and high reliability can be ensured.
具体的には、比抵抗ρは107Ω・cm以上の良好な絶縁性能を確実に得ることができる。 Specifically, it is possible to reliably obtain a good insulation performance with a specific resistance ρ of 10 7 Ω · cm or more.
次に、本発明の実施の形態を詳説する。 Next, an embodiment of the present invention will be described in detail.
本発明の一実施の形態としてのフェライト磁器組成物は、一般式X2O3・MeOで表わされるスピネル型結晶構造を有し、少なくとも3価の元素化合物であるFe2O3、Mn2O3、及び2価の元素化合物であるZnO、NiOを含み、必要に応じて2価の元素化合物であるCuOを含有し、かつ少なくともSi、B、及びアルカリ土類金属を含むガラス成分を含有している。 The ferrite porcelain composition as one embodiment of the present invention has a spinel type crystal structure represented by the general formula X 2 O 3 .MeO, and is Fe 2 O 3 or Mn 2 O which is at least a trivalent element compound. 3 and ZnO and NiO which are divalent element compounds, CuO which is a divalent element compound as necessary, and a glass component which contains at least Si, B, and alkaline earth metal ing.
具体的には、本フェライト磁器組成物は、CuOの含有モル量が0〜5mol%とされ、Fe2O3及びMn2O3の各含有モル量は、図1に示すように、Fe2O3の含有モル量をxmol%、Mn2O3の含有モル量をymol%としたときに、(x,y)が点A〜点Hで囲まれる斜線部Xの領域とされ、残部がZnO、NiOで形成されている。さらに、前記ガラス成分の含有量は、Fe、Mn、Ni、Zn、及びCuをそれぞれFe2O3、Mn2O3、NiO、ZnO、及びCuOに換算したときの総量100重量部に対し1重量部以上とされている。 Specifically, in the present ferrite porcelain composition, the molar content of CuO is 0 to 5 mol%, and each molar content of Fe 2 O 3 and Mn 2 O 3 is Fe 2 as shown in FIG. x mol% of molar content of O 3, when the Ymol% of molar content of Mn 2 O 3, is a (x, y) is hatched portion X of a region surrounded by points A~ point H, the balance It is made of ZnO or NiO. Furthermore, the content of the glass component is 1 with respect to 100 parts by weight in total when Fe, Mn, Ni, Zn, and Cu are converted into Fe 2 O 3, Mn 2 O 3 , NiO, ZnO, and CuO, respectively. It is said to be more than part by weight.
ここで、点A〜点Hの各点(x,y)は、以下の各含有モル量を示している。 Here, each point (x, y) of the points A to H indicates the following content molar amounts.
A(30,1)、B(47,1)、C(47,7.5)、D(45,7.5)、E(45,10)、F(35,10)、G(35,7.5)、及びH(30,7.5)
次に、CuO、Fe2O3、Mn2O3の各含有モル量を、上述の範囲にした理由について詳述する。
A (30,1), B (47,1), C (47,7.5), D (45,7.5), E (45,10), F (35,10), G (35, 7.5), and H (30,7.5)
Next, the reason why the respective molar amounts of CuO, Fe 2 O 3 , and Mn 2 O 3 are set in the above range will be described in detail.
(1)CuOの含有モル量
Ni−Zn系フェライトでは、融点が1026℃と低いCuOをフェライト磁器組成物中に含有させることにより、より低温での焼成が可能となり、焼結性を向上させることができる。
(1) CuO content molar amount In Ni-Zn ferrite, the inclusion of CuO having a melting point as low as 1026 ° C in the ferrite porcelain composition enables firing at a lower temperature and improves the sinterability. Can do.
一方、Cuを主成分としたCu系材料とフェライト材料とを同時焼成する場合、大気雰囲気で焼成するとCuは容易に酸化されてCu2Oを生成することから、Cuが酸化しないような還元性雰囲気で焼成する必要がある。 On the other hand, in the case of simultaneously firing a Cu-based material containing Cu as a main component and a ferrite material, Cu is easily oxidized to form Cu 2 O when fired in an air atmosphere. It is necessary to bake in the atmosphere.
しかしながら、このような還元性雰囲気で焼成した場合、CuOの含有モル量が5mol%を超えると、フェライト原料中のCuOが還元されてCu2Oの生成量が増加し、このため比抵抗ρの低下を招くおそれがある。 However, when firing in such a reducing atmosphere, if the molar content of CuO exceeds 5 mol%, CuO in the ferrite raw material is reduced and the amount of Cu 2 O generated increases, and therefore the specific resistance ρ is reduced. There is a risk of lowering.
そこで、本実施の形態では、CuOの含有モル量が5mol%以下、すなわち0〜5mol%となるように配合量を調整している。 Therefore, in the present embodiment, the blending amount is adjusted so that the molar amount of CuO is 5 mol% or less, that is, 0 to 5 mol%.
(2)Fe2O3及びMn2O3の各含有モル量
Fe2O3を化学量論組成から減量させ、Feの一部をMnで置換する形態でMn2O3を含有させることにより、比抵抗ρが低下するのを回避でき、絶縁性の向上を図ることができる。
(2) Respective molar amounts of Fe 2 O 3 and Mn 2 O 3 By reducing the amount of Fe 2 O 3 from the stoichiometric composition and substituting part of Fe with Mn, Mn 2 O 3 is contained. Therefore, it is possible to avoid a decrease in specific resistance ρ, and to improve insulation.
すなわち、スピネル型結晶構造(一般式X2O3・MeO)の場合、化学量論組成では、X2O3(X:Fe、Mn)とMeO(Me:Ni、Zn、Cu)との比率は50:50であり、X2O3とMeOとは、通常、概ね化学量論組成となるように配合される。 That is, in the case of the spinel crystal structure (general formula X 2 O 3 · MeO), the stoichiometric composition is the ratio of X 2 O 3 (X: Fe, Mn) to MeO (Me: Ni, Zn, Cu). Is 50:50, and X 2 O 3 and MeO are usually blended so as to have a substantially stoichiometric composition.
そして、Cuを主成分としたCu系材料とフェライト材料とを同時焼成する場合、大気雰囲気で焼成するとCuは容易に酸化されてCu2Oを生成することから、Cuが酸化しないような還元性雰囲気で焼成する必要がある。一方、フェライト材料の主成分であるFe2O3を還元性雰囲気で焼成するとFe3O4を生成することから、Fe2O3に対しては酸化性雰囲気で焼成する必要がある。 When co-firing a Cu-based material containing Cu as a main component and a ferrite material, Cu is easily oxidized to form Cu 2 O when fired in an air atmosphere, so that reducing properties such that Cu does not oxidize. It is necessary to bake in the atmosphere. On the other hand, when Fe 2 O 3 which is the main component of the ferrite material is fired in a reducing atmosphere, Fe 3 O 4 is generated. Therefore, it is necessary to fire Fe 2 O 3 in an oxidizing atmosphere.
しかしながら、Cu−Cu2Oの平衡酸素分圧とFe3O4−Fe2O3の平衡酸素分圧との関係から、800℃以上の温度で焼成する場合、Cu金属とFe2O3とが共存する領域が存在しないことが知られている。 However, from the relationship between the equilibrium oxygen partial pressure of Cu—Cu 2 O and the equilibrium oxygen partial pressure of Fe 3 O 4 —Fe 2 O 3 , when firing at a temperature of 800 ° C. or higher, Cu metal and Fe 2 O 3 It is known that there are no areas where coexist.
すなわち、800℃以上の温度では、Fe2O3の状態を維持するような酸化性雰囲気に酸素分圧を設定して焼成を行った場合、Cuも酸化されてCu2Oを生成する。一方、Cu金属の状態を維持するような還元性雰囲気に酸素分圧を設定して焼成を行った場合は、Fe2O3が還元されてFe3O4を生成する。 That is, at a temperature of 800 ° C. or higher, when firing is performed with an oxygen partial pressure set in an oxidizing atmosphere that maintains the state of Fe 2 O 3 , Cu is also oxidized to produce Cu 2 O. On the other hand, when firing is performed with an oxygen partial pressure set in a reducing atmosphere that maintains the state of Cu metal, Fe 2 O 3 is reduced to produce Fe 3 O 4 .
このようにCuとFe2O3とが共存する領域が存在しないことから、Cuが酸化しないような還元性雰囲気で焼成すると、Fe2O3がFe3O4に還元されるため比抵抗ρが低下し、このため電気特性の劣化を招くおそれがある。 Since there is no region where Cu and Fe 2 O 3 coexist in this way, when firing in a reducing atmosphere in which Cu does not oxidize, Fe 2 O 3 is reduced to Fe 3 O 4 , so that the specific resistance ρ As a result, the electrical characteristics may be deteriorated.
しかるに、Mn2O3は、800℃以上の温度領域ではFe2O3に比べ、より高い酸素分圧で還元性雰囲気となる。したがって、Cu−Cu2Oの平衡酸素分圧以下の酸素分圧では、Mn2O3はFe2O3に比べ強還元性雰囲気となり、このためMn2O3が優先的に還元されて焼結を完了させることが可能となる。つまり、Mn2O3がFe2O3に比べて優先的に還元されることから、Fe2O3がFe3O4に還元される前に焼成処理を完了させることが可能となる。 However, Mn 2 O 3 becomes a reducing atmosphere at a higher oxygen partial pressure than Fe 2 O 3 in the temperature range of 800 ° C. or higher. Therefore, at an oxygen partial pressure equal to or lower than the equilibrium oxygen partial pressure of Cu—Cu 2 O, Mn 2 O 3 becomes a strongly reducing atmosphere as compared with Fe 2 O 3 , and therefore Mn 2 O 3 is preferentially reduced and burned. The result can be completed. In other words, since the Mn 2 O 3 it is preferentially reduced as compared with Fe 2 O 3, Fe 2 O 3 it is possible to complete the baking process before being reduced to Fe 3 O 4.
このようにFe2O3の含有モル量を化学量論組成から減量させる一方で、同じ3価の元素化合物であるMn2O3をフェライト磁器組成物中に含有させることにより、Cu−Cu2Oの平衡酸素分圧以下でCu系材料とフェライト材料とを同時焼成しても、Mn2O3が優先的に還元されることから、Fe2O3が還元される前に焼結を完了させることが可能となり、Cu金属とFe2O3とをより効果的に共存させることができる。そしてこれにより比抵抗ρが低下するのを回避でき、絶縁性を向上させることができる。 Thus, by reducing the content molar amount of Fe 2 O 3 from the stoichiometric composition, by containing Mn 2 O 3 which is the same trivalent element compound in the ferrite ceramic composition, Cu—Cu 2 Sintering is completed before Fe 2 O 3 is reduced because Mn 2 O 3 is reduced preferentially even if Cu-based material and ferrite material are co-fired below the equilibrium oxygen partial pressure of O Cu metal and Fe 2 O 3 can coexist more effectively. And it can avoid that specific resistance (rho) falls by this, and can improve insulation.
ただし、Fe2O3の含有モル量が30mol%未満になると、Fe2O3の含有モル量が過度に少なくなって却って比抵抗ρの低下を招き、所望の絶縁性を確保できなくなる。 However, if the content molar amount of Fe 2 O 3 is less than 30 mol%, the content molar amount of Fe 2 O 3 is excessively decreased, and on the contrary, the specific resistance ρ is lowered, and desired insulation cannot be ensured.
また、Mn2O3の含有モル量が1mol%未満になると、Mn2O3の含有モル量が過度に少なくなるため、Fe2O3がFe3O4に還元されやすくなり、比抵抗ρが低下し、十分な絶縁性を確保できない。 In addition, when the molar amount of Mn 2 O 3 is less than 1 mol%, the molar amount of Mn 2 O 3 is excessively reduced, so that Fe 2 O 3 is easily reduced to Fe 3 O 4 and the specific resistance ρ Decreases, and sufficient insulation cannot be secured.
また、Fe2O3の含有モル量が47mol%を超える場合も、Fe2O3の含有モル量が過剰となってFe2O3がFe3O4に還元されやすくなり、比抵抗ρが低下し、十分な絶縁性を確保できない。 In addition, even when the molar content of Fe 2 O 3 exceeds 47 mol%, the molar content of Fe 2 O 3 becomes excessive and Fe 2 O 3 is easily reduced to Fe 3 O 4 , and the specific resistance ρ is reduced. It is lowered and sufficient insulation cannot be secured.
また、Mn2O3の含有モル量が10mol%を超えた場合も、十分に大きな比抵抗ρを得ることができず、絶縁性を確保できない。 Further, even when the molar content of Mn 2 O 3 exceeds 10 mol%, a sufficiently large specific resistance ρ cannot be obtained, and insulation cannot be ensured.
さらに、Fe2O3の含有モル量が30mol%以上であっても35mol%未満の場合、及びFe2O3の含有モル量が45mol%以上であっても47mol%未満の場合は、Mn2O3の含有モル量が7.5mol%を超えると、却って比抵抗ρの低下を招き、所望の絶縁性を確保できなくなる。 Further, when the content molar amount of Fe 2 O 3 is 30 mol% or more and less than 35 mol%, and when the content molar amount of Fe 2 O 3 is 45 mol% or more and less than 47 mol%, Mn 2 If the content molar amount of O 3 exceeds 7.5 mol%, the specific resistance ρ is reduced on the contrary, and desired insulation cannot be secured.
そこで、本実施の形態では、Fe2O3及びMn2O3の含有モル量は、図1の点A〜点Hに囲まれた領域となるように各含有モル量を調整している。 Therefore, in the present embodiment, the molar amounts of Fe 2 O 3 and Mn 2 O 3 are adjusted so that the molar amounts are in a region surrounded by points A to H in FIG.
さらに、本フェライト磁器組成物は、少なくともSi、B、及びBa、Sr、Ca、及びMgに代表されるアルカリ土類金属を含むガラス成分を含有している。 Further, the present ferrite porcelain composition contains a glass component containing at least Si, B, and an alkaline earth metal typified by Ba, Sr, Ca, and Mg.
すなわち、前記ガラス成分をフェライト磁器組成物中に含有することにより、焼成処理で結晶粒界にガラス相を形成することができ、これにより部品素体の表面又は表面近傍のみならず、部品素体内部の比抵抗ρも高く維持することができる。そしてその結果、電極間で電位差が生じるコモンモードチョークコイル等のセラミック電子部品に使用しても、絶縁性能が良好な高信頼性を有するフェライト磁器組成物を得ることができる。 That is, by containing the glass component in the ferrite porcelain composition, a glass phase can be formed at the crystal grain boundary by the firing treatment. The internal specific resistance ρ can also be kept high. As a result, even when used in ceramic electronic components such as common mode choke coils in which a potential difference occurs between the electrodes, it is possible to obtain a ferrite ceramic composition having good insulation performance and high reliability.
ただし、ガラス成分の含有量は、Fe、Mn、Ni、Zn、及びCuをそれぞれFe2O3、Mn2O3、NiO、ZnO、及びCuOに換算したときの総計100重量部に対し1重量部以上含有させる必要がある。ガラス成分の含有量が、前記総計100重量部に対し1重量部未満の場合は、結晶粒界に十分なガラス相を形成することができず、所望の高い比抵抗ρを得ることができない。 However, the content of the glass component is 1 weight with respect to a total of 100 parts by weight when Fe, Mn, Ni, Zn, and Cu are converted into Fe 2 O 3, Mn 2 O 3 , NiO, ZnO, and CuO, respectively. It is necessary to contain more than part. When the content of the glass component is less than 1 part by weight relative to 100 parts by weight in total, a sufficient glass phase cannot be formed at the crystal grain boundary, and a desired high specific resistance ρ cannot be obtained.
尚、ガラス成分の含有量の上限は、特に限定されるものではないが、透磁率を十分に確保する観点からは、前記総計100重量部に対し5重量部以下が好ましい。 In addition, although the upper limit of content of a glass component is not specifically limited, From a viewpoint of ensuring magnetic permeability fully, 5 weight part or less is preferable with respect to 100 weight part in total.
また、フェライト磁器組成物中のZnO及びNiOの各含有モル量は、特に限定されるものではなく、Fe2O3、Mn2O3、及びCuOの各含有モル量に応じて適宜設定することができるが、ZnO:6〜33mol%、NiO:残部となるように配合するのが好ましい。 Each molar content of ZnO and NiO ferrite ceramic composition is not limited in particular, Fe 2 O 3, Mn 2 O 3, and be appropriately set according to the molar content of CuO However, it is preferable to blend so that ZnO: 6 to 33 mol% and NiO: the balance.
すなわち、ZnOの含有モル量が33mol%を超えると、キュリー点Tcが低下し、高温での動作保証がなされない可能性があることから、ZnOの含有量は33mol%以下が好ましい。 That is, if the ZnO content exceeds 33 mol%, the Curie point Tc is lowered, and there is a possibility that the operation at high temperature may not be guaranteed. Therefore, the ZnO content is preferably 33 mol% or less.
一方、ZnOは透磁率μの向上に寄与する効果があるが、斯かる効果を発揮するためにはZnOの含有モル量は6mol%が必要である。 On the other hand, ZnO has an effect of contributing to the improvement of the magnetic permeability μ, but in order to exert such an effect, the molar amount of ZnO needs to be 6 mol%.
したがって、ZnOの含有モル量は6〜33mol%が好ましい。 Accordingly, the molar content of ZnO is preferably 6 to 33 mol%.
このように本フェライト磁器組成物は、Cuの含有モル量がCuOに換算して0〜5mol%であり、FeをFe2O3に換算したときの含有モル量xmol%、及びMnをMn2O3に換算したときの含有モル量ymol%を(x,y)で表したときに、(x,y)が、上述した点A〜点Hに囲まれる特定の範囲にあり、かつ、少なくともSi、B、及びアルカリ土類金属Mを含有したガラス成分が、Fe、Mn、Ni、Zn、及びCuをそれぞれFe2O3、Mn2O3、NiO、ZnO、及びCuOに換算したときの総計100重量部に対し1重量部以上含有されているので、Cu系材料と同時焼成してもCuが酸化されたり、Fe2O3が還元されるのを抑制でき、しかも結晶粒界にガラス相を形成することができることから、フェライト磁器組成物の表面や表面近傍のみならず、内部の比抵抗ρを高く維持することができ、所望の絶縁性能を確保することができる。 Thus, the present ferritic ceramic composition is 0 to 5 mol% molar content of Cu in terms of CuO, the molar content x mol% when converted to Fe in Fe 2 O 3, and Mn Mn 2 When the content molar amount ymol% in terms of O 3 is expressed by (x, y), (x, y) is in a specific range surrounded by the points A to H described above, and at least When glass components containing Si, B, and alkaline earth metal M are converted to Fe 2 M 3, Mn 2 O 3 , NiO, ZnO, and CuO, respectively, Fe, Mn, Ni, Zn, and Cu Since 1 part by weight or more is contained with respect to a total of 100 parts by weight, Cu can be prevented from being oxidized or Fe 2 O 3 can be reduced even when co-fired with a Cu-based material. That can form a phase From not only the surface and near-surface of the ferrite ceramic composition, it is possible to maintain a high internal resistivity [rho, it is possible to ensure a desired insulation performance.
具体的には、比抵抗ρは107Ω・cm以上の良好な絶縁性能を確実に得ることができる。 Specifically, it is possible to reliably obtain a good insulation performance with a specific resistance ρ of 10 7 Ω · cm or more.
また、前記ガラス成分の含有量を、前記総計100重量部に対し5重量部以下とすることにより、所望の良好な透磁率を確保することが可能となる。 Moreover, it becomes possible to ensure desired favorable magnetic permeability by making content of the said glass component into 5 weight part or less with respect to the said total 100 weight part.
また、ZnOの含有モル量を6〜33mol%とすることにより、良好な透磁率を有すると共に、十分なキュリー点を確保することができ、使用時の温度が高い条件下での動作が保証されたセラミック電子部品を得ることができる。 In addition, by setting the molar amount of ZnO to 6 to 33 mol%, it has a good magnetic permeability and a sufficient Curie point, and operation under conditions of high temperature during use is guaranteed. A ceramic electronic component can be obtained.
尚、前記ガラス成分に含有されるSi、B、及びアルカリ土類金属Mの各含有量は特に限定されないが、好ましくは、それぞれSiO2換算で20〜55重量%、B2O3換算で10〜20重量%、MO換算で25〜60重量%であり、これにより比抵抗ρの向上に寄与するガラス相を結晶粒界に十分に形成することができる。 The contents of Si, B, and alkaline earth metal M contained in the glass component are not particularly limited, but are preferably 20 to 55% by weight in terms of SiO 2 and 10 in terms of B 2 O 3 , respectively. The glass phase contributing to the improvement of the specific resistance ρ can be sufficiently formed at the crystal grain boundaries.
次に、上記フェライト磁器組成物を使用したセラミック電子部品について詳述する。 Next, the ceramic electronic component using the ferrite porcelain composition will be described in detail.
図2は本発明に係るセラミック電子部品としてのコモンモードチョークコイルの一実施の形態を示す斜視図であり、図3は図2のA−A断面図である。 FIG. 2 is a perspective view showing an embodiment of a common mode choke coil as a ceramic electronic component according to the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
このコモンモードチョークコイルは、部品素体1の両端面に第1〜第4の外部電極2a〜2dが形成されている。
In the common mode choke coil, first to fourth
すなわち、部品素体1は、第1の内部導体3a及び第2の内部導体3bを有する第1のコイル導体3と、第3の内部導体4a及び第2の内部導体4bを有する第2のコイル導体4とを備え、これら第1のコイル導体3及び第2のコイル導体4は、互いに一定の離間距離を有して対向状となるように前記部品素体1に埋設されている。
That is, the
具体的には第1のコイル導体3において、第1の内部導体3aは、一端が外部電極2aに電気的に接続され、コイル状に巻回されると共に、他端はビア導体10を介して第2の内部導体3bの一端に接続されている。第2の内部導体3bは適宜屈曲され、他端は外部電極2bに電気的に接続されている。
Specifically, in the first coil conductor 3, one end of the first
また、第2のコイル導体4において、第3の内部導体4aは、一端が外部電極2cに電気的に接続され、コイル状に巻回されると共に、他端はビア導体11を介して第4の内部導体4bの一端に接続されている。第4の内部導体4bは適宜屈曲され、他端は外部電極2dに電気的に接続されている。
In the
そして、本実施の形態では、第1及び第2のコイル導体3、4がCuを主成分とする導電性材料で形成されると共に、部品素体1が上述した本発明のフェライト磁器組成物で形成されている。これによりCuが酸化されたりFe2O3が還元されることもなく、しかも部品素体1内部で比抵抗ρが劣化することもなく、107Ω以上の比抵抗ρを有する絶縁性能が良好な高信頼性を有するコモンモードチョークコイルを得ることができる。
And in this Embodiment, while the 1st and
また、第1及び第2のコイル導体3、4にCu系材料を使用しているので、Ag系材料のようにマイグレーションが生じるのを極力回避することができ、絶縁抵抗の低下を招くこともなく高信頼性を有するコモンモードチョークコイルを得ることが可能となる。
In addition, since Cu-based materials are used for the first and
図4は部品素体1の分解斜視図である。
FIG. 4 is an exploded perspective view of the
以下、この図4を参照しながら上記コモンモードチョークコイルの製造方法を詳述する。 Hereinafter, the manufacturing method of the common mode choke coil will be described in detail with reference to FIG.
まず、セラミック素原料として、主成分であるFe2O3、ZnO、NiO、及び必要に応じてCuOを用意し、さらにSi−B−M−O系ガラス成分(M:アルカリ土類金属)を用意する。そして、CuOが0〜5mol%であり、Fe2O3及びMn2O3が図1の点A〜点Hで囲まれる特定領域を満たし、かつ、ガラス成分の含有量が、Fe、Mn、Ni、Zn、及びCuをそれぞれFe2O3、Mn2O3、NiO、ZnO、及びCuOに換算したときの総計100重量部に対し1重量部以上(好ましくは、5重量部以下)となるように、各セラミック素原料及びガラス成分を秤量する。 First, as ceramic raw materials, Fe 2 O 3 , ZnO, NiO, and CuO as necessary are prepared as main components, and further a Si—B—M—O glass component (M: alkaline earth metal) is added. prepare. Then, CuO is 0 to 5 mol%, satisfy the specific area Fe 2 O 3 and Mn 2 O 3 is enclosed at the point A~ point H in FIG. 1, and the content of the glass component, Fe, Mn, When Ni, Zn, and Cu are converted into Fe 2 O 3, Mn 2 O 3 , NiO, ZnO, and CuO, respectively, the total amount is 100 parts by weight (preferably 5 parts by weight or less). Thus, each ceramic raw material and glass component are weighed.
次いで、これらの秤量物を純水及びPSZ(部分安定化ジルコニア)ボール等の玉石と共にポットミルに入れ、湿式で十分に混合粉砕し、蒸発乾燥させた後、700〜800℃の温度で所定時間仮焼する。 Next, these weighed products are put in a pot mill together with pure water and cobblestones such as PSZ (partially stabilized zirconia) balls, sufficiently mixed and pulverized wet, evaporated and dried, and then temporarily heated at a temperature of 700 to 800 ° C. Bake.
次いで、これらの仮焼粉末に、ポリビニルブチラール系等の有機バインダ、エタノール、トルエン等の有機溶剤、及びPSZボールと共に、再びポットミルに投入し、十分に混合粉砕し、セラミックスラリーを作製する。 Next, these calcined powders are again put into a pot mill together with an organic binder such as polyvinyl butyral, an organic solvent such as ethanol and toluene, and PSZ balls, and sufficiently mixed and pulverized to produce a ceramic slurry.
次に、ドクターブレード法等を使用して前記セラミックスラリーをシート状に成形加工し、所定膜厚の磁性体セラミックグリーンシート(以下、単に「磁性体シート」という。)5a〜5jを作製する。 Next, the ceramic slurry is formed into a sheet using a doctor blade method or the like, and magnetic ceramic green sheets (hereinafter simply referred to as “magnetic sheets”) 5a to 5j having a predetermined film thickness are produced.
次いで、これらの磁性体シート5a〜5jのうち磁性体シート5d及び磁性体シート5fについて、レーザ加工機を使用し、所定箇所にビアホール6a、6bを形成する。
Next, a laser processing machine is used for the
次に、Cuを主成分とする導電性ペースト(以下、「Cuペースト」という。)を用意する。そして、該Cuペーストを使用してスクリーン印刷し、磁性体シート5d〜5g上に所定の導体パターン7a〜7d及び電極パターン8a〜8dを形成し、さらに、ビアホール6a、6bを前記Cuペーストで充填する。
Next, a conductive paste containing Cu as a main component (hereinafter referred to as “Cu paste”) is prepared. Then, screen printing is performed using the Cu paste,
この後、これら磁性体シート5d〜5gを順次積層し、上下両主面に外装用の磁性体シート5a〜5c、5h〜5jを配し、これらを加圧・圧着させ、所定寸法に切断して積層成形体を作製する。
After that, these
次に、この積層成形体をN2−H2−H2Oの混合ガスを焼成炉に供給し、Cu−Cu2Oの平衡酸素分圧をCuが酸化しないように調整し、500〜700℃で8〜12時間程度、脱脂処理を行い、さらに900〜1050℃で焼成処理を行ってもCuが酸化しないようにCu−Cu2Oの平衡酸素分圧を調整し、上述した900〜1050℃で約2時間焼成し、これにより第1及び第2のコイル導体3、4が埋設された部品素体1を得る。
Next, this laminated molded body is supplied with a mixed gas of N 2 —H 2 —H 2 O to a firing furnace, and the equilibrium oxygen partial pressure of Cu—Cu 2 O is adjusted so that Cu does not oxidize. Degreasing treatment is performed for about 8 to 12 hours at ° C, and the equilibrium oxygen partial pressure of Cu-Cu 2 O is adjusted so that Cu is not oxidized even if baking treatment is performed at 900 to 1050 ° C. Baking is performed at a temperature of about 2 hours to obtain a
次に、部品素体1の端面に、Cu等を主成分とした外部電極用導電ペーストを塗布し、乾燥させた後、900℃で焼き付けて第1〜第4の外部電極2a〜2dを形成し、これによりコモンモードチョークコイルが作製される。
Next, an external electrode conductive paste mainly composed of Cu or the like is applied to the end face of the
このように本実施の形態では、第1のコイル導体3及び第2のコイル導体4がCuを主成分とする導電性材料で形成されると共に、部品素体1が、上述したフェライト磁器組成物で形成され、かつCu−Cu2Oの平衡酸素分圧以下の雰囲気で焼成されてなるので、Cu系材料と同時焼成してもCuが酸化されることなく、焼結させることができる。しかも、結晶粒界にはガラス相が形成されるので、部品素体1の内部での比抵抗ρが劣化することのない絶縁性能が良好で高信頼性を有するコモンモードチョークコイルを得ることが可能となる。
As described above, in the present embodiment, the first coil conductor 3 and the
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上記実施の形態では、仮焼粉末から磁性体シート5a〜5jを作製しているが、例えば、PETフィルム上に印刷処理を行なって磁性塗膜を形成し、斯かる磁性塗膜上に導電膜であるコイルパターンを形成してもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the
また、上記実施の形態では、第1及び第2のコイルパターン7a〜7dをスクリーン印刷で形成しているが、これらコイルパターンの作製方法も特に限定されるものではなく、他の方法、例えばめっき法、転写法、或いはスパッタ等の薄膜形成方法で形成してもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the 1st and
また、上記実施の形態では、コモンモードチョークコイルのように電極間で電位差が生じるセラミック電子部品を例示して説明したが、本発明はCuを主成分とする導電性材料と同時焼成する用途に広範に使用することができ、他のセラミック電子部品、例えば積層方向にコイル導体を形成して該コイル導体を部品素体に埋設した各種コイル部品等にも適用可能であるのはいうまでもない。 In the above embodiment, a ceramic electronic component in which a potential difference is generated between the electrodes, such as a common mode choke coil, has been described as an example. However, the present invention is suitable for use in simultaneous firing with a conductive material mainly composed of Cu. Needless to say, it can be used widely and can be applied to other ceramic electronic parts, for example, various coil parts in which a coil conductor is formed in the stacking direction and the coil conductor is embedded in a component body. .
次に、本発明の実施例を具体的に説明する。 Next, examples of the present invention will be specifically described.
〔比抵抗測定用試料の作製〕
表1に示すようなガラス組成を有するガラス粉末A〜Dを用意した。
[Preparation of specific resistance measurement sample]
Glass powders A to D having a glass composition as shown in Table 1 were prepared.
次に、セラミック素原料として、Fe2O3、Mn2O3、ZnO、CuO、及びNiOを用意し、Fe2O3:44モル%、Mn2O3:5モル%、ZnO:25モル%、CuO:2モル%、及びNiO:24モル%となるように、これらセラミック素原料を秤量した。 Next, Fe 2 O 3 , Mn 2 O 3 , ZnO, CuO and NiO are prepared as ceramic raw materials, Fe 2 O 3 : 44 mol%, Mn 2 O 3 : 5 mol%, ZnO: 25 mol %, CuO: 2 mol%, and NiO: 24 mol%, and these ceramic raw materials were weighed.
次いで、これら秤量物を純水及びPSZボールと共にボールミルに投入し、48時間、湿式で混合粉砕し、これを蒸発乾燥させた後、750℃の温度で2時間仮焼し、仮焼粉末を得た。 Next, these weighed materials are put into a ball mill together with pure water and PSZ balls, mixed and pulverized in a wet manner for 48 hours, evaporated and dried, and then calcined at a temperature of 750 ° C. for 2 hours to obtain a calcined powder. It was.
次に、この仮焼粉末100重量部に対し、上記各ガラス粉末A〜Dを0〜7.5重量部の範囲で添加し、次いで、PSZボールと共にボールミルに投入し、純水を加えて24時間湿式で混合粉砕し、さらにアクリル系バインダ(有機バインダ)を8重量%となるように加えて十分に混合し、セラミックスラリーを得た。 Next, with respect to 100 parts by weight of the calcined powder, each of the glass powders A to D is added in the range of 0 to 7.5 parts by weight, and then charged into a ball mill together with PSZ balls. The mixture was pulverized by wet-time, and an acrylic binder (organic binder) was added to 8 wt% and mixed well to obtain a ceramic slurry.
次いで、ドクターブレード法を使用し、厚さが25μmとなるようにセラミックスラリーをシート状に成形し、これを縦50mm、横50mmの大きさに打ち抜き、図5に示すように、磁性体シート51a〜51fを作製した。 Next, using a doctor blade method, the ceramic slurry is formed into a sheet shape so as to have a thickness of 25 μm, and this is punched into a size of 50 mm in length and 50 mm in width, and as shown in FIG. -51f were produced.
次に、テルピネオール(有機溶剤)及びエチルセルロース樹脂(バインダ樹脂)を含有した有機ビヒクルにCu粉末を混合し、三本ロールミルで混錬し、Cuペーストを作製した。 Next, Cu powder was mixed with an organic vehicle containing terpineol (organic solvent) and ethyl cellulose resin (binder resin), and kneaded with a three-roll mill to prepare a Cu paste.
次いで、磁性体シート51a〜51fのうち2枚の磁性体シート51c、51dについてCuペーストを使用してスクリーン印刷を行い、磁性体シート51c、51dの表面に所定形状の導体パターン52a、52bを作製した。
Next, of the
そして、導体パターン52aが形成された磁性体シート51cと導体パターン52bが形成された磁性体シート51dとを重ね合わせ、さらにこれを導体パターンの形成されていない磁性体シート51a、51b、51e、51fで挟持し、60℃に加熱し、100MPaの圧力で60秒間加圧して圧着し、積層成形体を得た。
Then, the
次に、この積層成形体をN2−H2−H2Oの混合ガスを焼成炉に供給し、Cuが酸化しないように酸素分圧を調整し、600℃の温度で10時間脱脂処理を行った。具体的には、600℃でのCu−Cu2Oの平衡酸素分圧である2.8×10-8Paの1〜1/100となるように焼成炉の酸素分圧を調整し、脱脂処理を行った。 Next, this laminated molded body is supplied with a mixed gas of N 2 —H 2 —H 2 O to a firing furnace, the oxygen partial pressure is adjusted so that Cu is not oxidized, and degreasing treatment is performed at a temperature of 600 ° C. for 10 hours. went. Specifically, the oxygen partial pressure of the firing furnace is adjusted so as to be 1/100 of 2.8 × 10 −8 Pa which is the equilibrium oxygen partial pressure of Cu—Cu 2 O at 600 ° C. Processed.
そしてその後、酸素分圧を6.7×10-2Paに調整し、1000℃の温度で2時間焼成し、内部電極が埋設されたセラミック焼結体を得た。ここで、酸素分圧:6.7×10-2Paは、1000℃におけるCu−Cu2Oの平衡酸素分圧であり、これによりCuが酸化しないようにCu−Cu2Oの平衡酸素分圧を調整して焼成処理を行った。 Then, the oxygen partial pressure was adjusted to 6.7 × 10 −2 Pa and fired at a temperature of 1000 ° C. for 2 hours to obtain a ceramic sintered body in which internal electrodes were embedded. Here, the oxygen partial pressure: 6.7 × 10 -2 Pa is the equilibrium oxygen partial pressure of Cu-Cu 2 O at 1000 ° C., thereby to Cu is not oxidized Cu-Cu 2 O average oxygen content of A baking treatment was performed by adjusting the pressure.
次いで、このセラミック焼結体を純水と共にポットに投入し、遠心バレル機を用いてセラミック焼結体にバレル処理を施し、これにより内部電極を端面から露出させて部品素体を得た。 Next, the ceramic sintered body was put into a pot together with pure water, and the ceramic sintered body was subjected to barrel treatment using a centrifugal barrel machine, whereby the internal electrode was exposed from the end face to obtain a component body.
次に、Cu粉末、ガラス粉末及び有機ビヒクルを含有した外部電極用導電性ペーストを用意した。 Next, a conductive paste for an external electrode containing Cu powder, glass powder, and an organic vehicle was prepared.
そして、部品素体の両端に、前記外部電極用導電性ペーストを塗布し、乾燥させた後、酸素分圧を4.3×10-3Paに調整した焼成炉内で900℃の温度で10分間、焼き付け処理を行い、試料番号1〜21の比抵抗測定用試料を作製した。尚、酸素分圧:4.3×10-3Paは温度900℃におけるCu−Cu2Oの平衡酸素分圧である。
And after apply | coating the said conductive paste for external electrodes to both ends of a component element body and making it dry, it is 10 degreeC at the temperature of 900 degreeC in the baking furnace which adjusted oxygen partial pressure to 4.3 * 10 < -3 > Pa. A baking process was performed for a minute, and samples for specific resistance measurement of
比抵抗測定用試料の外形寸法は、縦3.0mm、横3.0mm、厚み1.0mmであった。 The external dimensions of the specific resistance measurement sample were 3.0 mm in length, 3.0 mm in width, and 1.0 mm in thickness.
図6は、比抵抗測定用試料の断面図であって、部品素体53には内部電極54a、54bの端部が互い違いとなるように内部電極54a、54bが埋設され、かつ、部品素体53の両端面には外部電極55a、55bが形成され、内部電極54a、54bと電気的に接続されている。
FIG. 6 is a cross-sectional view of a specific resistance measurement sample, in which the
〔透磁率測定用試料の作製〕
上述した導体パターンの形成されていない磁性体シートを、厚さが総計で1.0mmとなるように複数枚積層し、60℃に加熱し、100MPaの圧力で60秒間加圧して圧着し、その後、外径20がmm、内径が12mmとなるようにリング状に切り出し、セラミック成形体を得た。
[Preparation of samples for permeability measurement]
A plurality of the above-described magnetic sheets on which no conductor pattern is formed are laminated so that the total thickness is 1.0 mm, heated to 60 ° C., and pressed and pressed at a pressure of 100 MPa for 60 seconds, and then A ceramic molded body was obtained by cutting into a ring shape so that the
次いで、得られたセラミック成形体を上述と同様の脱脂条件及び焼成条件で脱脂・焼成処理を行い、これにより試料番号1〜21のリング状の透磁率測定用試料を得た。
Subsequently, the obtained ceramic molded body was degreased and fired under the same degreasing and firing conditions as described above, thereby obtaining ring-shaped samples for permeability measurement of
〔試料の評価〕
試料番号1〜21の各比抵抗測定用試料について、外部電極55a、55bに50Vの電圧を30秒間印加し、電圧印加時の電流を測定した。そしてこの測定値から抵抗を算出し、試料寸法から比抵抗の対数logρ(以下、「比抵抗logρ」という。)を算出した。
(Sample evaluation)
For each of the specific resistance measurement samples of
また、試料番号1〜21の各透磁率測定用試料を透磁率測定治具(アジレント・テクノロジー社製、16454A−s)に収容し、インピーダンスアナライザ(アジレント・テクノロジー社製、E4991A)を使用し、測定周波数1MHzで透磁率μを測定した。
Moreover, each magnetic permeability measurement sample of
表2は、試料番号1〜21のフェライト磁器組成物中のガラス種、仮焼粉末100重量部に対するガラス成分の含有量、比抵抗logρ及び透磁率μを示している。 Table 2 shows the glass types in the ferrite porcelain compositions of Sample Nos. 1 to 21, the content of the glass component with respect to 100 parts by weight of the calcined powder, the specific resistance logρ, and the magnetic permeability μ.
試料番号1は、フェライト磁器組成物中にガラス成分が含まれていないため、比抵抗logρが6.4と低くなった。これは焼成時に有機バインダが完全には除去されずに部品素体内部に炭素が残存してしまい、その結果、絶縁性能が低下したものと思われる。 Sample No. 1 had a specific resistance logρ as low as 6.4 because the ferrite porcelain composition contained no glass component. This is probably because the organic binder is not completely removed during firing and carbon remains inside the component body, resulting in a decrease in insulation performance.
また、試料番号2、7、12、及び17は、フェライト磁器組成物中のガラス成分の含有量が、仮焼粉末100重量部に対し0.5重量部と少ないため、比抵抗logρは試料番号1に比べると大きくなっているものの、6.5〜6.9と7.0未満であり、未だ十分な比抵抗logρが得られないことが分かった。これはガラス成分の含有量が過少であるため結晶粒界にはガラス相が十分に形成されず、絶縁性能を十分に確保できなかったためと思われる。 Sample Nos. 2, 7, 12, and 17 have a specific resistance logρ of the sample number because the content of the glass component in the ferrite porcelain composition is as small as 0.5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the calcined powder. Although it was larger than 1, it was 6.5 to 6.9 and less than 7.0, and it was found that a sufficient specific resistance logρ was not yet obtained. This is presumably because the glass component was too small, so that a glass phase was not sufficiently formed at the crystal grain boundaries, and insulation performance could not be secured sufficiently.
これに対し試料番号3〜6、8〜11、13〜16、及び18〜21は、ガラス成分の含有量が仮焼粉末100重量部に対し1重量部以上であるので、比抵抗logρは7.0以上の良好な結果が得られ、また、透磁率μも23以上となって実用性を確保できることが分かった。 On the other hand, the sample numbers 3 to 6, 8 to 11, 13 to 16, and 18 to 21 have a glass component content of 1 part by weight or more with respect to 100 parts by weight of the calcined powder. It was found that good results of 0.0 or more were obtained, and the permeability μ was 23 or more, so that practicality could be secured.
ただし、試料番号6、11、16、及び21に示すように、ガラス成分の含有量が仮焼粉末100重量部に対し5重量部を超えると、透磁率μが23〜26に低下した。したがって、より良好な透磁率μを得るためには、ガラス成分の含有量は仮焼粉末100重量部に対し5重量部以下が好ましいことが分かった。
However, as shown in
セラミック素原料として、Fe2O3、Mn2O3、ZnO、CuO、及びNiOを用意し、含有モル量が表3、表4に示すような組成となるように、これらセラミック素原料を秤量した。すなわち、ZnOを25mol%、CuOを2mol%と一定にし、Fe2O3とMn2O3との含有モル量を種々異ならせ、残部がNiOとなるように各セラミック素原料を秤量した。 Fe 2 O 3 , Mn 2 O 3 , ZnO, CuO, and NiO are prepared as ceramic raw materials, and these ceramic raw materials are weighed so that the molar content is as shown in Tables 3 and 4. did. That is, the ceramic raw materials were weighed so that ZnO was kept constant at 25 mol% and CuO was kept at 2 mol%, the molar amounts of Fe 2 O 3 and Mn 2 O 3 were varied, and the balance was NiO.
次いで、これら秤量物を純水及びPSZボールと共にボールミルに投入し、48時間、湿式で混合粉砕し、これを蒸発乾燥させた後、750℃の温度で2時間仮焼し、仮焼粉末を得た。 Next, these weighed materials are put into a ball mill together with pure water and PSZ balls, mixed and pulverized in a wet manner for 48 hours, evaporated and dried, and then calcined at a temperature of 750 ° C. for 2 hours to obtain a calcined powder. It was.
次に、この仮焼粉末100重量部に対し、上記ガラス粉末Bを3重量部添加し、次いで、PSZボールと共にボールミルに投入し、純水を加えて24時間湿式で混合粉砕し、さらにアクリル系バインダを8重量%となるように加えて十分に混合し、セラミックスラリーを得た。 Next, 3 parts by weight of the glass powder B is added to 100 parts by weight of the calcined powder, then charged into a ball mill together with PSZ balls, pure water is added and mixed and pulverized in a wet manner for 24 hours. A binder was added to 8 wt% and mixed well to obtain a ceramic slurry.
その後は、〔実施例1〕と同様の方法・手順で試料番号31〜94の比抵抗測定用試料を作製し、比抵抗logρを求めた。 Thereafter, samples for specific resistance measurement of sample numbers 31 to 94 were prepared by the same method and procedure as in [Example 1], and the specific resistance logρ was determined.
表3及び表4は、試料番号31〜94の各試料のフェライト組成と比抵抗logρを示している。 Tables 3 and 4 show the ferrite composition and specific resistance logρ of the samples of sample numbers 31 to 94, respectively.
試料番号31〜40、44〜47、53〜55、61〜63、69〜72、76〜94は、図1の斜線部Xの領域外であるので、比抵抗logρが7.0未満となって比抵抗logρが小さく、所望の絶縁性を得ることができなかった。 Since the sample numbers 31 to 40, 44 to 47, 53 to 55, 61 to 63, 69 to 72, and 76 to 94 are outside the shaded area X in FIG. 1, the specific resistance logρ is less than 7.0. Therefore, the specific resistance logρ was small and the desired insulation could not be obtained.
これに対し試料番号41〜43、48〜52、56〜60、64〜68、73〜75は、図1の斜線部Xに囲まれる領域内にあり、CuOの含有モル量及びガラス成分の含有重量も本発明範囲内であるので、比抵抗logρが7.0以上となり、良好な絶縁性が得られることが分かった。 On the other hand, sample numbers 41 to 43, 48 to 52, 56 to 60, 64 to 68, and 73 to 75 are in the region surrounded by the hatched portion X in FIG. 1, and contain the molar amount of CuO and the glass component. Since the weight is also within the range of the present invention, it was found that the specific resistance log ρ is 7.0 or more, and good insulating properties can be obtained.
セラミック素原料として、Fe2O3、Mn2O3、ZnO、CuO、及びNiOを用意し、含有モル量が表5に示すような組成となるように、これらセラミック素原料を秤量した。すなわち、Fe2O3を44モル%、Mn2O3を5モル%、ZnOを25モル%と一定とし、CuOの含有モル量を0〜10モル%の範囲で種々異ならせ、残部がNiOとなるように各セラミック素原料を秤量した。 Fe 2 O 3 , Mn 2 O 3 , ZnO, CuO, and NiO were prepared as ceramic raw materials, and these ceramic raw materials were weighed so that the molar content was as shown in Table 5. That is, Fe 2 O 3 is 44 mol%, Mn 2 O 3 is 5 mol%, ZnO is 25 mol%, and the CuO content is varied in the range of 0 to 10 mol%, with the balance being NiO. Each ceramic raw material was weighed so that
その後は、〔実施例2〕と同様の方法・手順で試料番号101〜105の比抵抗測定用試料を作製し、比抵抗logρを求めた。 Thereafter, samples for specific resistance measurement of sample numbers 101 to 105 were prepared by the same method and procedure as in [Example 2], and the specific resistance logρ was determined.
表5は、試料番号101〜105の各試料のフェライト組成と比抵抗logρを示している。 Table 5 shows the ferrite composition and specific resistance log ρ of each of the sample numbers 101 to 105.
試料番号104及び105はCuOの含有モル量が7.5モル%及び10モル%であり、5モル%を超えているため、比抵抗logρがそれぞれ6.8、5.9となって7.0未満となり、絶縁性能が劣化した。 Sample Nos. 104 and 105 had a CuO content of 7.5 mol% and 10 mol%, respectively, and exceeded 5 mol%, so that the specific resistance logρ was 6.8 and 5.9, respectively. It became less than 0 and the insulation performance deteriorated.
これに対し試料番号101〜103はCuOの含有モル量が0〜5モル%と本発明範囲内であり、しかもFe2O3及びMn2O3の含有モル量、及びガラス成分の含有重量も本発明範囲内であるので、比抵抗logρは7.3〜7.7となり、良好な絶縁性能が得られることが分かった。 In contrast, Sample Nos. 101 to 103 have a CuO content of 0 to 5 mol%, which is within the scope of the present invention, and the Fe 2 O 3 and Mn 2 O 3 content and the glass component content are also the same. Since it is within the scope of the present invention, the specific resistance log ρ is 7.3 to 7.7, and it has been found that good insulation performance can be obtained.
〔実施例1〕で作製した試料番号1、9の磁性体シートを使用して図3に示すようなコモンモードチョークコイルを作製し、リーク電圧を測定して試料を評価した。
A common mode choke coil as shown in FIG. 3 was prepared using the magnetic sheets of
すなわち、レーザ加工機を使用し、試料番号1、9の各磁性体シートの所定箇所にビアホールを形成した。
That is, using a laser processing machine, via holes were formed at predetermined locations on the magnetic sheets of
次に、〔実施例1〕で使用したCuペーストを使用し、磁性体シート上にスクリーン印刷し、第1〜第4のコイルパターン及び電極パターンを形成し、かつ、ビアホールを前記Cuペーストで充填した。 Next, the Cu paste used in [Example 1] is used, screen-printed on a magnetic sheet, first to fourth coil patterns and electrode patterns are formed, and via holes are filled with the Cu paste. did.
次いで、これら第1〜第4のコイルパターン及び電極パターンが形成された磁性体シートを所定順序で積層し、上下両主面を第1〜第4のコイルパターン及び電極パターンが形成されていない磁性体シートで挟持し、これらを60℃に加熱し100MPaの圧力で60秒間加圧して圧着し、所定寸法に切断し、積層成形体を作製した
次に、〔実施例1〕と同様の方法・手順で脱脂・焼成処理を行い、部品素体を作製し、さらに部品素体の両端面に外部電極を形成した。
Next, the magnetic sheets on which the first to fourth coil patterns and the electrode patterns are formed are laminated in a predetermined order, and the upper and lower main surfaces are not formed with the first to fourth coil patterns and the electrode patterns. Sandwiched between body sheets, heated to 60 ° C., pressurized and pressed for 60 seconds at a pressure of 100 MPa, cut into a predetermined size, and a laminated molded body was produced. Next, the same method as in Example 1 A degreasing and firing process was performed according to the procedure to prepare a component body, and external electrodes were formed on both end faces of the component body.
その後、外部電極の表面に電解めっきを施し、Ni皮膜及びSn皮膜を順次形成し、これにより試料番号111、112のコモンモードチョークコイルを作製した。作製された試料の外形形状は、長さ1.2mm、幅1.0mm、高さ0.5mmであった。 Thereafter, electrolytic plating was performed on the surface of the external electrode to sequentially form a Ni film and a Sn film, thereby preparing common mode choke coils of sample numbers 111 and 112. The outer shape of the produced sample was 1.2 mm in length, 1.0 mm in width, and 0.5 mm in height.
次に、試料番号111、112の各試料10個について、外部電極、すなわち第1及び第2のコイル導体間に直流電圧を印加し、徐々に昇圧しながらリーク電流が0.1mAになった時の電圧、すなわちリーク電圧を求めた。 Next, for 10 samples of sample numbers 111 and 112, when a DC voltage was applied between the external electrodes, that is, the first and second coil conductors, and the leakage current became 0.1 mA while gradually increasing the voltage. Voltage, that is, leakage voltage was obtained.
表6は、各試料について、試料10個の測定結果の平均値を示している。 Table 6 shows the average value of the measurement results of 10 samples for each sample.
この表6から明らかなように、試料番号111は、試料番号1の磁性体シートを使用していることから、磁性体シート中にはガラス成分が含有されておらず、比抵抗logρが6.4と低い。このため、10Vの直流電圧を印加した時点でリーク電流は0.1mAを超えてしまい、絶縁性能に劣ることが分かった。 As apparent from Table 6, since the magnetic sheet of Sample No. 1 is used for Sample No. 111, the magnetic sheet contains no glass component and the specific resistance logρ is 6. 4 is low. For this reason, when a DC voltage of 10 V was applied, the leakage current exceeded 0.1 mA, and it was found that the insulation performance was inferior.
これに対し試料番号112は、50Vの直流電圧を印加しても、リーク電流は0.1mAを超えず、良好な絶縁性能を有することが分かった。すなわち、試料番号102では、試料番号9の磁性体シートを使用していることから、素子内部での比抵抗logρも7.9と高いためと思われる。 On the other hand, it was found that the sample No. 112 had a good insulation performance, even when a DC voltage of 50 V was applied, the leakage current did not exceed 0.1 mA. In other words, sample number 102 uses the magnetic sheet of sample number 9, which is considered to be because the specific resistance logρ inside the element is as high as 7.9.
Cuを主成分とする導電性材料と磁性体材料とを同時焼成しても、絶縁性が良好で、良好な磁気特性を有するコモンモードチョークコイル等のセラミック電子部品を実現できる。 Even if the conductive material containing Cu as a main component and the magnetic material are simultaneously fired, a ceramic electronic component such as a common mode choke coil having good insulation and good magnetic properties can be realized.
1 部品素体
3 第1のコイル導体
4 第2のコイル導体
1 Component Element 3
Claims (5)
前記コイル導体が、Cuを主成分とする導電性材料で形成されると共に、
前記部品素体が、少なくともFe、Mn、Ni、及びZnを含有したフェライト磁器組成物で形成され、
前記フェライト磁器組成物は、Cuの含有モル量がCuOに換算して0〜5mol%であり、FeをFe2O3に換算したときの含有モル量xmol%、及びMnをMn2O3に換算したときの含有モル量ymol%を(x,y)で表したときに、(x,y)が、A(30,1)、B(47,1)、C(47,7.5)、D(45,7.5)、E(45,10)、F(35,10)、G(35,7.5)、及びH(30,7.5)で囲まれる領域にあり、かつ、少なくともSi、B、及びアルカリ土類金属Mを含むガラス成分が、Fe、Mn、Ni、Zn、及びCuをそれぞれFe2O3、Mn2O3、NiO、ZnO、及びCuOに換算したときの総計100重量部に対し1重量部以上5重量部以下の範囲で含有され、
前記Si、前記B、及び前記アルカリ土類金属Mの各含有量は、それぞれSiO 2 換算で20〜55重量%、B 2 O 3 換算で10〜20重量%、MO換算で25〜60重量%であることを特徴とするセラミック電子部品。 The coil conductor includes a first coil conductor and a second coil conductor, and the first coil conductor and the second coil conductor are opposed to each other with a certain distance. A ceramic electronic component embedded in the body ,
The coil conductor is formed of a conductive material mainly composed of Cu,
The component body is formed of a ferrite porcelain composition containing at least Fe, Mn, Ni, and Zn,
The ferrite ceramic composition is 0 to 5 mol% molar content of Cu in terms of CuO, an Fe molar content x mol% when the terms of Fe 2 O 3, and Mn in the Mn 2 O 3 When the converted molar amount ymol% is expressed by (x, y), (x, y) is A (30,1), B (47,1), C (47,7.5) , D (45, 7.5), E (45, 10), F (35, 10), G (35, 7.5), and H (30, 7.5), and When glass components including at least Si, B, and alkaline earth metal M are converted to Fe 2 O 3, Mn 2 O 3 , NiO, ZnO, and CuO, respectively, Fe, Mn, Ni, Zn, and Cu 1 part by weight or more and 5 parts by weight or less with respect to a total of 100 parts by weight,
The respective contents of Si, B, and alkaline earth metal M are 20 to 55 wt% in terms of SiO 2 , 10 to 20 wt% in terms of B 2 O 3 , and 25 to 60 wt% in terms of MO , respectively. ceramic electronic component, characterized in that it.
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