JP5999278B1 - 複合フェライト組成物および電子部品 - Google Patents

Abstract

【課題】焼結性に優れ、高透磁率および低誘電率であり、透磁率の周波数特性および強度に優れた複合フェライト組成物と、前記複合フェライト組成物を適用した電子部品の提供。【解決手段】磁性体材料と非磁性体材料とを含有し、前記磁性体材料はＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトであり、前記非磁性体材料は、一般式ａ（ｂＺｎＯ・ｃＣｕＯ）・ＳｉＯ２で表され、前記一般式中のａ、ｂおよびｃが、ａ＝１．５〜２．４、ｂ＝０．８５〜０．９８、ｃ＝０．０２〜０．１５（ただし、ｂ＋ｃ＝１.００）を満足する低誘電率非磁性体材料と、酸化ビスマスと、を含有し、前記磁性体材料と、前記低誘電率非磁性体材料との混合比率が、８０重量％：２０重量％〜１０重量％：９０重量％である複合フェライト組成物。【選択図】図１

Description

本発明は、高周波特性に優れた複合フェライト組成物と、前記複合フェライト組成物を適用した電子部品に関する。

近年、携帯電話やＰＣなどに用いられる周波数帯が高周波化しており、既に数ＧＨｚの規格が複数存在する。これらの高周波の信号に対応するノイズ除去製品が求められている。その代表として積層チップコイルが例示される。

積層チップコイルの電気特性はインピーダンスで評価できる。インピーダンス特性は、１００ＭＨｚ帯までは素体材料の透磁率と、素体材料の周波数特性に大きく影響される。また、ＧＨｚ帯のインピーダンスは積層チップコイルの対向電極間の浮遊容量に影響される。積層チップコイルの対向電極間の浮遊容量を低減する手法として、対向電極間の距離の延長、対向電極の面積の縮小、対向電極間の誘電率の低減の３つが挙げられる。

下記の特許文献１では、浮遊容量を低減するために、コイル通電により生じる磁束方向の両端に端子を形成している。この特許文献１に示す発明では、内部電極と端子電極間の距離を延長することが可能であると共に、内部電極と端子電極の対向面積の縮小が達成されており、高周波まで周波数特性が伸びることが期待できる。

しかしながら、特許文献１の発明では、内部電極間の浮遊容量は低減されておらず、この部分に更なる改善を行う余地がある。また、内部電極間の距離の延長と内部電極の面積の縮小は、積層チップコイルの構造変更を伴う改善方法であり、他の特性や積層チップコイルの大きさ・形状に対する影響が大きい。内部電極間の距離の延長は製品の大きさに影響するため、小型化が求められるチップ部品に適用することは困難である。さらに、内部電極の面積の縮小は、直流抵抗が増大するという課題を有する。

現在、積層チップコイルの素体材料として、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトが用いられる場合が多い。Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトが用いられる場合が多いのは、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトは９００℃程度で焼成可能な磁性体セラミックであるためである。Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトは９００℃程度で焼成可能であるため、内部電極として用いるＡｇとの同時焼成が可能である。また、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトの比誘電率は１４〜１５程度と高く、さらにＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトの比誘電率を下げることは困難であるとされている。

下記に示す特許文献２では、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトと低誘電率非磁性体を混合して、複合材料を作製し、前記複合材料を素体材料として適用している。前記低誘電率非磁性体としては、シリカガラス、ホウ珪酸ガラス、ステアタイト、アルミナ、フォルステライト、ジルコンが列挙されている。特許文献２に示す発明では、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトと低誘電率非磁性体とを混合することで得られる複合材料の誘電率がＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトの誘電率と比較して低減される。

しかしながら、特許文献２において、ガラス系材料（シリカガラス、ホウ珪酸ガラス等）を低誘電率非磁性体の主成分とする場合に、複合材料の透磁率の低下が顕著となる。これは、ガラス系材料が磁性体の粒成長の阻害や磁路分断を引き起こすためと考えられる。また、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトとガラス系材料との反応が大きく、異相を形成する。そのため、Ａｇ系導体との同時焼成ではショートする可能性が高く、Ａｇ系導体を適用した積層コイルとして不適である。

一方、ステアタイト、アルミナ、フォルステライト、ジルコンといったガラス系材料ではないセラミック材料を低誘電率非磁性体の主成分とする場合には、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトとセラミック材料との反応は生じにくく、異相は形成しにくい。しかし、低誘電率非磁性体の主成分としてセラミック材料を用いる場合には焼結性に問題があり、内部電極Ａｇとの同時焼成が可能な焼成温度９００℃では複合材の焼結は困難であると考えられる。

特許文献３に示す発明では、発泡フェライトの応用を示している。すなわち、特許文献３では、磁性セラミックに焼失材を混合しておき焼結後に空孔を作製し、空孔に樹脂またはガラスを含浸させる。空孔を用いることで、低誘電率化が達成されている。さらに、空孔に樹脂またはガラスが含浸されることで強度が弱くなる発泡フェライトのデメリットをカバーしている。また、特許文献３に示す発明では、特性および焼結性には問題はない。

しかし、特許文献３に示す発明では、フェライトに空孔を多く含むため、発泡フェライトに端子電極を直接、形成することができない。そのため、端子電極を形成する部分に空孔が少ないフェライトを用いなければならず、構造が複雑になる欠点がある。また、焼成後の発泡フェライトの粒径は、空孔が少ないフェライトと比較して小さくなる傾向にある。したがって、発泡フェライトを用いた場合には、耐湿性等が劣化する可能性が高い。

特開平１１−０２６２４１号公報 特開２００２−１７５９１６号公報 特開２００４−２９７０２０号公報

磁性体材料と非磁性体材料とを複合させる手法を用いる場合には、特に次の５点が課題となる。すなわち、焼結性の向上、透磁率の向上、透磁率の周波数特性の高周波化、誘電率の低減、および強度の向上である。これらの課題を同時に解決して、ＧＨｚ帯でインピーダンスの高い小型の積層コイルを提供することは困難であると考えられていた。

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、焼結性に優れ、比抵抗が高く、比較的高透磁率および低誘電率であり、透磁率の周波数特性に優れ、さらに、強度（特に曲げ強度）が高くクラックが発生しにくい複合フェライト組成物と、前記複合フェライト組成物を適用した小型の電子部品とを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係る複合フェライト組成物は、
磁性体材料と非磁性体材料とを含有する複合フェライト組成物であって、
前記磁性体材料はＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトであり、
前記非磁性体材料は、
一般式ａ（ｂＺｎＯ・ｃＣｕＯ）・ＳｉＯ_２ で表され、前記一般式中のａ、ｂおよびｃが、ａ＝１．５〜２．４、ｂ＝０．８５〜０．９８、ｃ＝０．０２〜０．１５（ただし、ｂ＋ｃ＝１.００）を満足する低誘電率非磁性体材料と、
酸化ビスマスと、を含有し、
前記磁性体材料と、前記低誘電率非磁性体材料との混合比率が、８０重量％：２０重量％〜１０重量％：９０重量％であることを特徴とする。

本発明に係る複合フェライト組成物では、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトを用いているため、比較的に低温での焼結性に優れている。また、本発明では、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトに対して、所定の割合で、所定の非磁性体材料を含ませることで、焼結性に優れ、高透磁率、低誘電率であり、透磁率の周波数特性および強度に優れた複合フェライト組成物を実現することができることが、本発明者等により見出された。

すなわち、本発明によれば、流動性が低い低誘電率非磁性体材料を、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトに対して、所定割合で含ませることにより、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトの磁壁移動領域の減少と磁路分断を小さくできると考えられる。また、低誘電率非磁性体材料として、流動性が低いセラミック材料の中でもＺｎの酸化物を主組成とするセラミック材料を含む非磁性体セラミック材料を選ぶことにより、元素の相互拡散の影響を小さくできる。低誘電率非磁性体材料は、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトに含まれるＺｎを多く含んでおり、２材料間の元素相互拡散は少なくなると考えられる。また、元素の相互拡散が生じたとしても、元々含まれる元素の量が僅かに変化するだけであり特性への影響は小さい。

なお、磁性体材料におけるＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトの組成、非磁性体材料の組成および磁性体材料と低誘電率非磁性体材料との混合比を所定の範囲内で任意に変えることで、透磁率および比誘電率を好適に制御できるという利点もある。

本発明に係る複合フェライト組成物は、酸化ビスマスを含有する。好ましくは、前記磁性体材料と前記低誘電率非磁性体材料との合計を１００重量部とする場合に、酸化ビスマスをＢｉ_２Ｏ_３換算で０．５〜８．０重量部含有する。

非磁性体材料として、酸化ビスマスを所定重量割合で添加することで、複合材料全体の焼結性を高めることができる。そして、複合材料の高透磁率と低誘電率とを両立し、さらに強度を高め、小型の積層コイル部品への適用を可能としている。

本発明に係る電子部品は、
コイル導体およびセラミック層が積層されて構成される電子部品であって、
前記コイル導体がＡｇを含み、
前記セラミック層が上記の複合フェライト組成物で構成されている。

図１は本発明の一実施形態に係る電子部品としての積層チップコイルの内部透視斜視図である。 図２は本発明の他の実施形態に係る電子部品としての積層チップコイルの内部透視斜視図である。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る電子部品としての積層チップコイル１は、セラミック層２と内部電極層３とがＹ軸方向に交互に積層してあるチップ本体４を有する。

各内部電極層３は、四角状環またはＣ字形状またはコ字形状を有し、隣接するセラミック層２を貫通する内部電極接続用スルーホール電極（図示略）または段差状電極によりスパイラル状に接続され、コイル導体３０を構成している。

チップ本体４のＹ軸方向の両端部には、それぞれ端子電極５，５が形成してある。各端子電極５には、積層されたセラミック層２を貫通する端子接続用スルーホール電極６の端部が接続してあり、各端子電極５，５は、閉磁路コイル（巻線パターン）を構成するコイル導体３０の両端に接続される。

本実施形態では、セラミック層２および内部電極層３の積層方向がＹ軸に一致し、端子電極５，５の端面がＸ軸およびＺ軸に平行になる。Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、相互に垂直である。図１に示す積層チップコイル１では、コイル導体３０の巻回軸が、Ｙ軸に略一致する。

チップ本体４の外形や寸法には特に制限はなく、用途に応じて適宜設定することができ、通常、外形はほぼ直方体形状とし、たとえばＸ軸寸法は０．１５〜０．８ｍｍ、Ｙ軸寸法は０．３〜１．６ｍｍ、Ｚ軸寸法は０．１〜１．０ｍｍである。

また、セラミック層２の電極間厚みおよびベース厚みには特に制限はなく、電極間厚み（内部電極層３、３の間隔）は３〜５０μｍ、ベース厚み（端子接続用スルーホール電極６のＹ軸方向長さ）は５〜３００μｍ程度で設定することができる。

本実施形態では、端子電極５としては、特に限定されず、本体４の外表面にＡｇやＰｄなどを主成分とする導電性ペーストを付着させた後に焼付け、さらに電気めっきを施すことにより形成される。電気めっきには、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎなどを用いることができる。

コイル導体３０は、Ａｇ（Ａｇの合金含む）を含み、たとえばＡｇ単体、Ａｇ−Ｐｄ合金などで構成される。コイル導体の副成分として、Ｚｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｔｉ、およびそれらの酸化物を含むことができる。

セラミック層２は、本発明の一実施形態に係る複合フェライト組成物で構成してある。以下、複合フェライト組成物について詳細に説明する。

本実施形態の複合フェライト組成物は、磁性体材料と非磁性体材料とを含有する。

前記磁性体材料としては、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトが用いられる。Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトの組成には特に制限はなく、目的に応じて種々の組成のものを選択すればよい。焼成後のフェライト焼結体中の各成分の含有率が、Ｆｅ_２ Ｏ_３ ：４０〜５０ｍｏｌ％、特に４５〜５０ｍｏｌ％、ＮｉＯ：４〜５０ｍｏｌ％、特に１０〜４０ｍｏｌ％、ＣｕＯ：４〜２０ｍｏｌ％、特に６〜１３ｍｏｌ％、およびＺｎＯ：０〜４０ｍｏｌ％、特に１〜３０ｍｏｌ％であるフェライト組成物を用いることが好ましい。また、コバルト酸化物が１０重量％以下の範囲で含まれていてもよい。

また、本実施形態に係るフェライト組成物は、上記副成分とは別に、さらにＭｎ_３Ｏ_４などのマンガン酸化物、酸化ジルコニウム、酸化錫、酸化マグネシウム、ガラス化合物などの付加的成分を本発明の効果を阻害しない範囲で含有してもよい。これらの付加的成分の含有量は、特に限定されないが、例えば０．０５〜１．０重量％程度である。

さらに、本実施形態に係るフェライト組成物には、不可避的不純物元素の酸化物が含まれ得る。

具体的には、不可避的不純物元素としては、Ｃ、Ｓ、Ｃｌ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｂｒ、Ｔｅ、Ｉや、Ｌｉ、Ｎａ、Ａｌ、Ｃａ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｒ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｂａ、Ｐｂ等の典型金属元素や、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｙ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｈｆ、Ｔａ等の遷移金属元素が挙げられる。また、不可避的不純物元素の酸化物は、フェライト組成物中に０．０５重量％以下程度であれば含有されてもよい。

磁性フェライトの磁気特性は、組成依存性が強く、Ｆｅ_２ Ｏ_３ 、ＮｉＯ、ＣｕＯおよびＺｎＯの組成が上記の範囲内である場合には、透磁率や品質係数Ｑが向上する傾向にある。具体的には、例えば、Ｆｅ_２ Ｏ_３ 量が上記の範囲内であることにより透磁率が向上する傾向にある。また、ＮｉＯ量およびＺｎＯ量が上記の範囲内であることにより、透磁率が向上する傾向にある。さらに、ＺｎＯ量が上記の範囲内であることにより、キュリー温度を１００℃以上に保つことが容易になり、電子部品として要求される温度特性を満足させることが容易になる傾向にある。また、ＣｕＯ量が上記の範囲内であることにより、低温焼成（９３０℃以下）が容易となり、フェライトの固有抵抗が上昇して品質係数Ｑが向上する傾向にある。

フェライト粉の平均粒径には特に制限はないが、好ましくは０．１〜１．０μｍの範囲内である。平均粒径が上記の範囲内であることにより、フェライト粉の比表面積が好適になり、印刷積層に用いるペースト塗料やシート積層に用いるシート塗料化が容易になる。また、平均粒径を０．１μｍ以上に制御する場合には、ボールミルなどの粉砕装置による粉砕時間を比較的に短時間とすることができる。すなわち、長時間粉砕によるボールミルおよび粉砕容器からのコンタミネーションおよびフェライト粉の組成ズレが生じるリスクを低減でき、当該フェライト粉を用いた複合フェライト材料の特性の劣化を引き起こすリスクが低減できる。また、平均粒径を１．０μｍ以下に制御する場合には、低温での焼結性が向上し、Ａｇを含む内部導体との同時焼成が容易になる。

なお、フェライト粉の平均粒径の測定方法に特に制限はない。例えば、フェライト粉を純水中に入れ超音波器で分散させ、レーザ回折式粒度分布測定装置（日本電子株式会社製 ＨＥＬＯＳ ＳＹＳＴＥＭ）などを用いて測定することができる。

前記非磁性体材料は、一般式ａ（ｂＺｎＯ・ｃＣｕＯ）・ＳｉＯ_２ で表され、前記一般式中のａ、ｂおよびｃが、ａ＝１．５〜２．４、ｂ＝０．８５〜０．９８、ｃ＝０．０２〜０．１５（ただし、ｂ＋ｃ＝１.００）を満足する低誘電率非磁性体材料を含有する。

ａは、好ましくは１．８〜２．２である。ｂは、好ましくは０．９５〜０．９８である。ｃは、好ましくは０．０２〜０．０５である。ただし、ｂ＋ｃ＝１.００を満足する。

なお、低誘電率非磁性体材料の低誘電率とは、前記磁性体材料よりも誘電率が低いという意味である。

前記磁性体材料と前記低誘電率非磁性体材料との混合比率は、重量基準で８０：２０〜１０：９０、好ましくは、５０：５０〜２０：８０である。磁性体材料の割合が大きすぎると、複合フェライト組成物の誘電率が高くなり、ＧＨｚ帯で高いインピーダンスが得られなくなり、高周波特性が悪くなる。さらに、酸化ビスマスを含有する場合には、焼成時に異常粒成長が生じやすい。また、磁性体材料の割合が小さすぎると、複合フェライト組成物の透磁率が低くなり、１００ＭＨｚ帯からＧＨｚ帯でのインピーダンスが低くなる。

本実施形態に係る非磁性体材料は酸化ビスマスを含有する。酸化ビスマスを含有しない場合には、焼結性が低下し、強度が低下する。

前記酸化ビスマスは、前記磁性体材料と前記低誘電率非磁性体材料との合計を１００重量部とした場合に、好ましくは０．５〜８．０重量部、さらに好ましくは１．０〜５．０重量部、さらに好ましくは１．０〜３．０重量部、さらに好ましくは１．５〜２．０重量部、含まれる。酸化ビスマスの含有量を適切に制御することで、焼結性、透磁率、比誘電率、比抵抗および曲げ強度を適切に制御できる。さらに、酸化ビスマスの含有量を所定の範囲内に制御することで、実質的にＡｇのみを含む内部導体と同時焼成を行う場合に、Ａｇのしみ出しによる不良が生じにくくなる。したがって、実質的にＡｇのみを含む内部導体を用いる場合には、酸化ビスマスの含有量を所定の範囲内に制御することが好ましい。なお、実質的にＡｇのみを含むとは、内部導体全体に占めるＡｇの含有量が９５重量％以上である場合を指す。

酸化ビスマスの含有量が高いほど強度が上昇する傾向があり、酸化ビスマスの含有量が低いほど誘電率が低下し比抵抗が上昇する傾向がある。

また、本実施形態では、酸化ビスマスの一部をホウ珪酸ガラスに置き換えることも可能である。ただし、ホウ珪酸ガラスの含有量は０．５重量部以下とすることが好ましく、ホウ珪酸ガラスを含有しないことがさらに好ましい。

低誘電率非磁性体材料の平均粒径および酸化ビスマスの平均粒径は、特に限定されない。低誘電率非磁性体材料の平均粒径は、好ましくは、０．２〜０．６μｍであり、酸化ビスマスの平均粒径は、好ましくは、０．５〜４．０μｍである。低誘電率非磁性体材料の平均粒径の測定方法および酸化ビスマスの平均粒径の測定方法は、フェライト粉の平均粒径の測定方法と同様である。

以下、図１に示す積層チップコイル１の製造方法について説明する。

図１に示す積層チップコイル１は、一般的な製造方法により製造することができる。すなわち、本発明の複合フェライト組成物をバインダーと溶剤とともに混練して得た複合フェライトペーストを用いて、Ａｇなどを含む内部電極ペーストと交互に印刷積層した後に焼成することで、チップ本体４を形成することができる（印刷法）。あるいは複合フェライトペーストを用いてグリーンシートを作製し、グリーンシートの表面に内部電極ペーストを印刷し、それらを積層して焼成することでチップ本体４を形成してもよい（シート法）。いずれにしても、チップ本体を形成した後に、端子電極５を焼き付けあるいはメッキなどで形成すればよい。

複合フェライトペースト中のバインダーおよび溶剤の含有量には制限はない。例えば、バインダーの含有量は１〜１０重量％、溶剤の含有量は１０〜５０重量％程度の範囲で設定することができる。また、ペースト中には、必要に応じて分散剤、可塑剤、誘電体、絶縁体等を１０重量％以下の範囲で含有させることができる。Ａｇなどを含む内部電極ペーストも同様にして作製することができる。また、焼成条件などは、特に限定されないが、内部電極層にＡｇなどが含まれる場合には、焼成温度は、好ましくは９３０℃以下、さらに好ましくは９００℃以下である。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。

たとえば、図２に示す積層チップコイル１ａのセラミック層２を上述した実施形態の複合フェライト組成物を用いて構成してもよい。図２に示す積層チップコイル１ａでは、セラミック層２と内部電極層３ａとがＺ軸方向に交互に積層してあるチップ本体４ａを有する。

各内部電極層３ａは、四角状環またはＣ字形状またはコ字形状を有し、隣接するセラミック層２を貫通する内部電極接続用スルーホール電極（図示略）または段差状電極によりスパイラル状に接続され、コイル導体３０ａを構成している。

チップ本体４ａのＹ軸方向の両端部には、それぞれ端子電極５，５が形成してある。各端子電極５には、Ｚ軸方向の上下に位置する引き出し電極６ａの端部が接続してあり、各端子電極５，５は、閉磁路コイルを構成するコイル導体３０ａの両端に接続される。

本実施形態では、セラミック層２および内部電極層３の積層方向がＺ軸に一致し、端子電極５，５の端面がＸ軸およびＺ軸に平行になる。Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、相互に垂直である。図２に示す積層チップコイル１ａでは、コイル導体３０ａの巻回軸が、Ｚ軸に略一致する。

図１に示す積層チップコイル１では、チップ本体４の長手方向であるＹ軸方向にコイル導体３０の巻軸があるため、図２に示す積層チップコイル１ａに比較して、巻数を多くすることが可能であり、高い周波数帯までの高インピーダンス化が図りやすいという利点を有する。図２に示す積層チップコイル１ａにおいて、その他の構成および作用効果は、図１に示す積層チップコイル１と同様である。

さらにまた、本発明の複合フェライト組成物は、図１または図２に示す積層チップコイル以外の電子部品に用いることができる。例えば、コイル導体とともに積層されるセラミック層として本発明の複合フェライト組成物用いることができる。他にも、ＬＣ複合部品などのコイルと他のコンデンサ等の要素とを組み合わせた複合電子部品に本発明の複合フェライト組成物を用いることができる。

以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、以下に示す実施例に限定されない。

（実施例１）
まず、磁性体材料として、９００℃で単独焼成すると透磁率１１０、比誘電率１４．０となるＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト（平均粒径０．３μｍ）を準備した。

低誘電率非磁性体材料として、２（０．９８ＺｎＯ・０．０２ＣｕＯ）・ＳｉＯ_２（平均粒径０．５μｍ）を用意した。該低誘電率非磁性体材料は、酸化ビスマス（平均粒径２μｍ）を、非磁性体材料１００重量部に対してＢｉ_２Ｏ_３換算で１．５重量部となるように混合して焼成した場合に、透磁率１、比誘電率６となる。

そして、上記磁性体材料と上記低誘電率非磁性体材料との混合比が表１に示す比率になるように、上記磁性体材料と上記低誘電率非磁性体材料とを混合し、さらに酸化ビスマス（平均粒径２μｍ）を、上記磁性体材料と上記低誘電率非磁性体材料との合計を１００重量部とする場合の酸化ビスマスの含有量がＢｉ_２Ｏ_３換算で１．５重量部となるようにそれぞれ秤量し、ボールミルで２４時間湿式混合し、得られたスラリーを乾燥機にて乾燥し、複合体材料を得た。

得られた複合体材料にアクリル樹脂系バインダーを添加して顆粒とした後、加圧成形し、それぞれトロイダル形状（寸法＝外径１８ｍｍ×内径１０ｍｍ×高さ５ｍｍ）の成形体、ディスク形状（寸法＝直径２５ｍｍ×厚さ５ｍｍ）の成形体、および四角柱形状（寸法＝幅５ｍｍ×長さ２５ｍｍ×厚さ４ｍｍ）の成形体を得た。この成形体を、空気中、９００℃にて、２時間焼成して焼結体（複合フェライト組成物）を得た。得られた焼結体に対し、以下の評価を行った。

評価
[相対密度]
ディスク形状に成形して得られた焼結体について、焼成後の焼結体の寸法および重量から、焼結体密度を算出し、理論密度に対する焼結体密度を相対密度として算出した。本実施例では、相対密度は９０％以上を良好とした。結果を表１に示す。

[透磁率]
トロイダル形状に成形して得られた焼結体に、銅線ワイヤを１０ターン巻きつけ、インピーダンスアナライザー（アジレントテクノロジー社製、商品名：４９９１Ａ）を使用して、初期透磁率を測定した。測定条件としては、測定周波数１０ＭＨｚ、測定温度２０℃とした。本実施例では、１０ＭＨｚにおける透磁率は１．５以上を良好とした。結果を表１に示す。

[共振周波数]
トロイダル形状に成形して得られた焼結体に、銅線ワイヤを１０ターン巻きつけ、インピーダンスアナライザー（アジレントテクノロジー社製、商品名：４９９１Ａ）を使用して、室温における透磁率の共振周波数を測定した。透磁率の共振周波数が高いほど、透磁率の周波数特性が高周波化している。本実施例では、透磁率の共振周波数は５０ＭＨｚ以上を良好とした。結果を表１に示す。

[比誘電率]
トロイダル形状に成形して得られた焼結体に対し、ネットワークアナライザー（ＨＥＷＬＥＴＴ ＰＡＣＫＡＲＤ社製８５１０Ｃ）を使用して、共振法（ＪＩＳ Ｒ １６２７）により、比誘電率（単位なし）を算出した。本実施例では、比誘電率は１１以下を良好とした。結果を表１に示す。

[比抵抗]
ディスク形状に成形して得られた焼結体の両面に、Ｉｎ−Ｇａ電極を塗り、直流抵抗値を測定し、比抵抗を求めた（単位：Ω・ｍ）。測定は、ＩＲメーター（ＨＥＷＬＥＴＴ ＰＡＣＫＡＲＤ社製４３２９Ａ）を用いて行った。本実施例では、比抵抗は１０^６Ω・ｍ以上を良好とした。結果を表１に示す。

［曲げ強度］
四角柱形状に成形して得られた焼結体に対して三点曲げ試験を行い破断させ、破断した際の曲げ強度を測定した。なお、三点曲げ試験にはインストロン５５４３を用いた。結果を表１に示す。

表１に示されるように、磁性体材料と低誘電率非磁性体材料との混合比率が本発明の範囲内にある複合フェライト組成物では、相対密度、透磁率、共振周波数、比誘電率、比抵抗および曲げ強度のいずれの評価項目も、良好な結果となることが確認できた（試料３〜１０）。

一方、磁性体材料と低誘電率非磁性体材料との混合比率が本発明の範囲内にない複合フェライト組成物では、相対密度、透磁率、共振周波数、比誘電率、比抵抗および曲げ強度のうちいずれか一つ以上が、悪化することが確認できた（試料１、２、１１）。

なお、試料１１では、共振周波数を示していないが、これは透磁率の共振ピークが観察できなかったためである。

（実施例２）
低誘電率非磁性体材料の組成を、表２のように変化させた点以外は、実施例１の試料８と同様にして、焼結体（複合フェライト組成物）を作製し、同様の評価を行った。結果を表２に示す。なお、表２に示す試料に対しては曲げ強度の測定を行わなかった。

表２に示されるように、低誘電率非磁性体材料が、所定の組成を満足している複合フェライト組成物では、相対密度、透磁率、共振周波数、比誘電率および比抵抗のいずれの評価項目も、良好な結果となることが確認できた（試料８、１４〜１６、１９〜２３）。

一方、低誘電率非磁性体材料が、所定の組成を満足していない複合フェライト組成物では、相対密度および比抵抗のいずれか一方が、悪化することが確認できた（試料１２、１７、１８、２４）。

（実施例３）
非磁性体材料である酸化ビスマスの含有量を、表３のように変化させた点以外は、実施例１の試料８と同様にして、焼結体（複合フェライト組成物）を作製し、共振周波数を測定しなかった点以外は同様の評価を行った。結果を表３に示す。なお、試料２５は酸化ビスマスを含有せず、市販のホウ珪酸ガラスを、磁性体材料と低誘電率非磁性体材料との和を１００重量部として２．６６重量部含有している。試料２６は酸化ビスマスもホウ珪酸ガラスも含有していない。試料４１は酸化ビスマス１．５０重量部と市販のホウ珪酸ガラス０．５０重量部とを同時に含有している。

表３に示されるように、酸化ビスマスを含有している複合フェライト組成物は、相対密度、透磁率、比誘電率、比抵抗および曲げ強度のいずれの評価項目も、良好な結果となることが確認できた（試料８、２７〜３２、４１）。

また、試料８、２７〜３２において、酸化ビスマスの含有量が高いほど曲げ強度が上昇する傾向があり、酸化ビスマスの含有量が低いほど比誘電率が低下し比抵抗が上昇する傾向がある。

一方、酸化ビスマス等の非磁性体材料を含有しない複合フェライト組成物では、相対密度および曲げ強度が悪化することが確認できた（試料２６）。

また、酸化ビスマスを用いず、ホウ珪酸ガラスを用いた複合フェライト組成物では、曲げ強度が悪化することが確認できた（試料２５）。

（実施例４）
前記試料８（実施例）の複合フェライト組成物を素地材料とし、図１に示す形状の積層チップコイルを作成した。サイズ１（Ｘ軸寸法０．５ｍｍ、Ｙ軸寸法１．０ｍｍ、Ｚ軸寸法０．５ｍｍ）の積層チップコイルと、サイズ２（Ｘ軸寸法０．３ｍｍ、Ｙ軸寸法０．６ｍｍ、Ｚ軸寸法０．３ｍｍ）の積層チップコイルとをそれぞれ製造した。積層チップコイルのコイル導体はＡｇとした。積層チップコイルの焼成にはアルミナセッターを用いた。さらに、前記試料２５（比較例）、前記試料２６（比較例）、前記試料２７（実施例）、前記試料２８ａ（実施例）、前記試料２９ａ（実施例）、前記試料２９（実施例）、前記試料３０ａ（実施例）および前記試料３２（実施例）の複合フェライト組成物を素地材料としてサイズ１の積層チップコイルと、サイズ２の積層チップコイルとをそれぞれ製造した。上記の積層チップコイルを各５００個製造した。

さらに、前記試料８（実施例）および前記試料３２（実施例）については、コイル導体をＡｇからＡｇ−Ｐｄ合金（Ａｇ９０％、Ｐｄ１０％）に変更して同様に積層チップコイルを製造した。

各５００個の積層チップコイルに対してはんだを用いて基板に実装し、リフロー炉（２８０℃）通過後にクラックが発生した積層チップコイルの個数からクラック発生率を算出した。なお、リフロー炉通過後にクラックが発生する場合があるのは、実装に用いたはんだの溶解・凝固・伸縮によって積層チップコイルに力が加わるためである。強度が不十分である場合には、実装に用いたはんだの溶解・凝固・伸縮によって生じる力に耐えきれずにクラックが発生する。クラックが発生した場合には、特性の変動が発生する。最悪の場合には断線する。なお、本実施例ではクラック発生率が０．０％の場合のみ、強度が良好であるとした。

さらに、上記の各積層チップコイルに対して、Ａｇのしみ出しの有無を観察した。具体的には、積層チップコイルの焼成に用いたアルミナセッターについてＥＰＭＡ（電子線マイクロアナライザ）を用いて元素分析し、Ａｇの付着が確認された場合に、Ａｇのしみ出しが有るとした。アルミナセッターにＡｇが付着するほどのＡｇのしみ出しは無いことが好ましいが、Ａｇのしみ出しがあっても本願発明の目的を達することはできる。

さらに、上記の積層チップコイルに対して、インピーダンスのバラツキを評価した。具体的には、インピーダンスアナライザー（アジレントテクノロジー社製、商品名４９９１Ａ）で室温における１ＧＨｚのインピーダンスを測定した。５００個の積層チップコイルのインピーダンスの平均値をＡＶＧ１、インピーダンスの標準偏差をσ１として、（３σ１／ＡＶＧ１）×１００（％）をインピーダンスのバラツキの指標とした。ここで、Ａｇのしみ出しが生じるとコイルがショートし、インピーダンスが変化する。すなわち、Ａｇのしみ出しが生じたコイルが多いとインピーダンスのバラツキが大きくなる。

さらに、上記の積層チップコイルに対して、直流抵抗Ｒｄｃのバラツキを評価した。具体的には、デジタルオームメーター（アデックス社製、商品名ＡＸ−１１１Ａ）で室温における直流抵抗を測定した。５００個の積層チップコイルの直流抵抗の平均値をＡＶＧ２、直流抵抗の標準偏差をσ２として、（３σ２／ＡＶＧ２）×１００（％）を直流抵抗のバラツキの指標とした。ここで、Ａｇのしみ出しが生じるとコイルがショートし、直流抵抗が変化する。すなわち、Ａｇのしみ出しが生じたコイルが多いと直流抵抗のバラツキが大きくなる。

表４に示されるように、サイズ１の積層チップコイルに関しては、酸化ビスマスもホウ珪酸ガラスも用いなかった試料２６の比較例を除いて、表４に記載したいずれの素地材料を用いてもクラックは発生しなかった。すなわち、サイズ１の積層チップコイルに関しては、酸化ビスマスを用いても、ホウ珪酸ガラスを用いても、必要な強度が確保できた。

それに対し、サイズ１より小型であるサイズ２の積層チップコイルに関しては、酸化ビスマスを用いた実施例の複合フェライト組成物を素地材料に用いた場合にはクラックが発生しなかったが、酸化ビスマスを用いなかった比較例の複合フェライト組成物を素地材料に用いた場合にはクラックが発生した。すなわち、酸化ビスマスを用いた場合には、サイズ２の積層チップコイルに対して十分な強度を保持できたのに対し、ホウ珪酸ガラスを用いた場合には、サイズ２の積層チップコイルに対して十分な強度を保持できなかった。

また、表４から酸化ビスマスの含有量が多いほどＡｇのしみ出しが生じやすくなり、インピーダンスのバラツキおよび直流抵抗のバラツキが大きくなることが分かる。しかし、コイル導体としてＡｇ−Ｐｄ合金を用いた場合には、酸化ビスマスの量とは無関係にＡｇのしみ出しが生じにくくなった。

１，１ａ… 積層チップコイル
２… セラミック層
３，３ａ… 内部電極層
４，４ａ… チップ本体
５… 端子電極
６… 端子接続用スルーホール電極
６ａ… 引き出し電極
３０，３０ａ… コイル導体

Claims (2)

1. 磁性体材料と非磁性体材料とを含有する複合フェライト組成物であって、
   前記磁性体材料はＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトであり、
   前記非磁性体材料は、
   一般式ａ（ｂＺｎＯ・ｃＣｕＯ）・ＳｉＯ_２ で表され、前記一般式中のａ、ｂおよびｃが、ａ＝１．５〜２．４、ｂ＝０．８５〜０．９８、ｃ＝０．０２〜０．１５（ただし、ｂ＋ｃ＝１.００）を満足する低誘電率非磁性体材料と、
   酸化ビスマスと、を含有し、
   前記磁性体材料と、前記低誘電率非磁性体材料との混合比率が、８０重量％：２０重量％〜１０重量％：９０重量％であり、
   前記磁性体材料と前記低誘電率非磁性体材料との合計を１００重量部とする場合に、前記酸化ビスマスをＢｉ _２ Ｏ _３ 換算で０．５〜８．０重量部含有し、
   ホウ珪酸ガラスの含有量が０．５重量部以下である複合フェライト組成物。
2. コイル導体およびセラミック層が積層されて構成される電子部品であって、
   前記コイル導体がＡｇを含み、
   前記セラミック層が請求項１に記載の複合フェライト組成物で構成されている電子部品。

Images