NiCuZn系铁氧体及使用其制造的电子部件

摘要

本发明为NiCuZn系铁氧体，其含有下述主成分：以Fe2O3计，氧化铁45.0～49.0摩尔％；以CuO计，氧化铜5.0～14.0摩尔％；以ZnO计，氧化锌1.0～32.0摩尔％；以NiO计，氧化镍为余量摩尔％而成，相对于主成分，还含有：以Bi2O3计，氧化铋0.25～0.40重量％(其中，不包括0.25重量％)；以SnO2计，氧化锡1.00～2.50重量％而成，因此可使直流叠加特性大大提高。

说明书

技术领域

本发明涉及NiCuZn系铁氧体，及使用其制造的电子部件，特别是，涉及用作形成闭合磁路的电子部件材料的铁氧体及使用其制造的电子部件。

背景技术

至今为止，铁氧体作为含有Ni、Cu、Zn等氧化物磁性材料，由于具有极好的磁性，一直被用作例如各种电子部件的芯(磁芯)材，或叠层芯片电感器等电感器部件的材料等。

考虑到这种磁芯或电感器部件会在各种温度环境下使用，要求起始导磁率μi相对于温度变化的变化率小，即，起始导磁率μi的温度特性好(相对于温度的变化小)。

另外，具备叠层芯片电感器等线圈导体的电子部件如果形成闭合磁路，在线圈导体中通入直流电，则有电感随着电流值降低的倾向。作为电子部件，希望即使通入较大的电流，电感的降低也尽可能地小。因此，要求电感相对于直流电流通入的变化率小，即，直流叠加特性好。

应此要求，特开2003-272912号公报中，提出了向具有特定组成的Ni-Cu-Zn系铁氧体材料主成份中加入0.2～3wt％的SnO₂而形成的氧化物磁性材料，其目的在于提供用于形成闭合磁路的电子部件、即使在附加较大外部应力的条件下也能确保所要求的磁性、且具有优异的直流叠加特性的氧化物磁性材料，及使用其制造的叠层型电子部件。据此，即使在负荷40MPa的压缩应力的情况下也能将起始导磁率的变化率控制在10％以内，而且能得到很好的直流叠加特性。但是，仅仅添加SnO₂，不能期待明显提高直流叠加特性。

另外，特开2002-255637号公报中，提出了在具有特定组成的Ni-Cu-Zn系铁氧体材料主成份中含有SnO₂ 1.5重量份～3.0重量份、Co₃O₄ 0.02重量份～0.20重量份、Bi₂O₃ 0.45重量份或以下的氧化物磁性体陶瓷组合物，其目的在于提供由温度变化引起的特性值的变化极小、同时电阻率高的氧化物磁性体陶瓷组合物及使用其制造的电感器部件。据此，由于由温度变化引起的特性值的变化极小，同时电阻率高，因此能够得到涡电流损失小、Q值得到改善的高性能电子部件。

但是，该公报中公开的技术的目的不是提高直流叠加特性，而且该公报的具体实施例中也没有公开本发明的组成。例如，在80～130左右的相同的起始导磁率μi下考察直流叠加特性时，不存在如本发明的表现出得到极佳直流叠加特性效果的NiCuZn系铁氧体。

本发明是基于上述现状而完成的，目的在于提供直流叠加特性大大提高的铁氧体及使用其制造的电子部件。

发明内容

为了解决上述课题，本发明的NiCuZn系铁氧体的主成份含有：以Fe₂O₃计，氧化铁45.0～49.0摩尔％；以CuO计，氧化铜5.0～14.0摩尔％；以ZnO计，氧化锌1.0～32.0摩尔％；以NiO计，氧化镍为余量摩尔％而成，相对于上述主成分，还含有：以Bi₂O₃计，氧化铋0.25～0.40重量％(其中，不包括0.25重量％)；以SnO₂计，氧化锡1.00～2.50重量％而成。

另外，本发明是具有NiCuZn系铁氧体而成的电子部件，上述铁氧体的主成份含有：Fe₂O₃计，氧化铁45.0～49.0摩尔％；以CuO计，氧化铜5.0～14.0摩尔％；以ZnO计，氧化锌1.0～32.0摩尔％；以NiO计，氧化镍为余量摩尔％，相对于上述主成分还含有：以Bi₂O₃计，氧化铋0.25～0.40重量％(其中，不包括0.25重量％)；以SnO₂计，氧化锡1.00～2.50重量％而成。

作为本发明的电子部件的优选方案，上述电子部件具备线圈导体的同时，具备包括上述铁氧体的芯部，芯部由形成闭合磁路的叠层电感器或LC复合部件构成。

相对于规定的主成份配合组成，本发明的NiCuZn系铁氧体以Bi₂O₃计含有氧化铋0.25～0.40重量％(其中，不包括0.25重量％)；以SnO₂计含有氧化锡1.00～2.50重量％，组成范围极狭窄，但以该狭窄范围可明显提高直流叠加特性。

附图说明

图1是表1的结果的曲线图，横坐标为起始导磁率μi，纵坐标为起始导磁率降低10％的电流Idc(与I_dc10％down同义)(mA)。

具体实施方式

以下，对本发明的NiCuZn系铁氧体(氧化物磁性材料)进行详细说明。

对于本发明的NiCuZn系铁氧体中的实质主成份含有：以Fe₂O₃计含有氧化铁45.0～49.0摩尔％(特别优选47.0～48.8摩尔％)；以CuO计含有氧化铜5.0～14.0摩尔％(特别优选7.0～12摩尔％)；以ZnO计含有氧化锌1.0～32.0摩尔％(特别优选14.0～28.0摩尔％)；以NiO计含有氧化镍为余量摩尔％而成。

进一步，在本发明的NiCuZn系铁氧体中，相对于该主成份，作为副成份含有：以Bi₂O₃计，氧化铋大于0.25重量％，0.40重量％或以下(特别优选0.26～0.33重量％)；以SnO₂计，氧化锡1.00～2.50重量％(特别优选1.00～2.20重量％)。

对于上述主成份的组成范围，如果氧化铁(Fe₂O₃)的含量小于45.0摩尔％，则有电阻率降低的倾向，同时还有起始导磁率μi降低的倾向，不优选。另一方面，如果氧化铁(Fe₂O₃)的含量大于49.0摩尔％，则产生烧结性显著恶化的问题。

另外，对于上述主成份的组成范围，如果氧化铜(CuO)的含量小于5.0摩尔％，则有产生烧结性显著降低的问题的倾向，另一方面，如果氧化铜(CuO)的含量大于14.0摩尔％，则有产生下述问题的倾向：即电阻率降低或者铁氧体烧结体晶界部Cu的偏析变得显著。

另外，对于上述主成份的组成范围，如果氧化锌(ZnO)的含量小于1.0摩尔％，则有产生起始导磁率μi低、不适合用作电子部件材料的问题的倾向。另一方面，如果氧化锌(ZnO)的含量大于32.0摩尔％，则居里温度降低至100℃以下有出现难以实用化的问题的倾向。

另外，对于所含副成份相对于上述主成份的组成范围，如果氧化铋(Bi₂O₃)的含量为0.25重量％或以下，则有出现直流叠加特性的提高不明显的问题的倾向。另一方面，如果氧化铋(Bi₂O₃)的含量大于0.40重量％，则有产生下述问题的倾向：即生成异常生长粒子、磁性恶化。

另外，对于所含副成份相对于上述主成份的组成范围，如果氧化锡(SnO₂)的含量小于1.00重量％，则有出现直流叠加特性的提高不明显的问题的倾向。另一方面，如氧化锡(SnO₂)的含量大于2.50重量％，则有产生烧结性显著恶化的问题的倾向。

在本发明中，相对于前述主成份，除了上述副成份可进一步添加Mn₃O₄、ZrO₂等添加成份。允许的添加量范围为不妨碍本发明的作用效果的范围。

本发明的铁氧体材料可作为将实施了规定加工的磁性体片材或电介体片材叠层并进行烧结而形成的叠层型电子部件，即叠层型电感器或LC复合部件的芯材。对于叠层型电感器，准备多个形成了用于形成线圈状部的内部导体的铁氧体组合物片材，将其叠层后烧结即可。

另外，本发明的铁氧体例如加工成型为规定形状的芯材、缠绕必要的绕线后，进行树脂模塑(树脂被覆)，用作固定电感器、芯片电感器。其可用作如电视、录像机、便携式电话和车载电话等移动通讯器材等各种电子机器。对芯的形状并没有特殊限定，可列举如外径、长度均为2mm或以下的圆筒型芯。

作为模塑材料(被覆材料)使用的树脂，可列举热塑性树脂和热固性树脂。更具体地，可列举聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚氨酯、酚醛树脂、尿素树脂、环氧树脂等。作为将模塑材料模塑的具体方法，可采用漫渍、涂布、喷涂等。而且，也可使用注塑成型、流延成型等。

以使用本发明的铁氧体的芯片电感器(电子部件)的构成为例，例如，该芯片电感器具有：成型为圆筒体形状的芯，其使用本发明的铁氧体材料制造且两端具有大直径的凸缘；该芯外部缠绕的绕线；连接该绕线末端和外部电路，且用于将芯固定于树脂内的配置在芯两端的端子电极；被覆在其外部而形成的模塑树脂而成。

然后，对本发明的铁氧体的制造方法的一例进行说明。

首先，准备主成份的原料和副成份(添加物)的原料使其在本发明的铁氧体的规定范围内进行规定量配合。

然后，将准备的原料用球磨等进行湿式混合。使其干燥后，进行预烧结。预烧结在氧化性氛围中进行，如在空气中。优选预烧结温度为500～900℃，预烧结时间为1～20小时。然后，通过球磨等将得到的预烧结物粉碎至规定大小。另外，对于本发明的铁氧体，优选在该粉碎时(或粉碎后)添加副成份的原料并混合。

将预烧结物粉碎后，加入适量合适的粘合剂，如聚乙烯醇等，成型为所需的形状。

然后，烧结成型体，烧结在氧化性氛围中、通常在空气中进行。烧结温度为800～1000℃左右，烧结时间为1～5小时左右。

以下，列举具体的实施例对本发明进行更详细地说明。

将各原料按规定量配合，使组合物中的主成份Fe₂O₃、NiO、CuO、及ZnO达到下表1所示的组成比例，然后用球磨湿式混合16小时左右。

然后使该混合粉末干燥后，在空气中750℃下预烧结10小时，得到预烧结粉末。向该预烧结粉末中添加规定量的各原料，使作为副成份的Bi₂O₃、SnO₂达到下表1所示的组成比例，并用钢制球磨粉碎16小时，得到粉碎粉末。

向由此得到的粉碎粉末(铁氧体粉末)中加入6％的聚乙烯醇溶液，混合后用喷雾干燥机得到造粒粉末。使用这样得到的颗粒制成外径为13mm、内径为6mm、高为3mm的环形，使成型密度为3.10Mg/m³，将这样成型的成型体在大气中、烧结温度900℃下烧结2小时，得到环而芯样品。

将这样成型的成型体在大气中、在两个烧结温度，即900℃和920℃下分别烧结2小时，对于同一组成，得到在不同烧结温度下制作的环形芯样品。

对于上述各样品，分别求出(1)100kHz下的起始导磁率和(2)直流叠加特性，结果如下表1所示。

另外，上述(1)～(2)的测定及计算按以下方法进行。

(1)100kHz下的起始导磁率μi

在900℃和920℃的烧结温度下制造的各环形芯样品上缠绕绕线20圈，然后用LCR仪测定电感值等，求出100kHz、25℃下的起始导磁率μi₉₀₀和μi₉₂₀(下标数字表示烧结温度)。

(2)直流叠加特性

测定缠绕20圈左右绕线的各环形芯样品通直流电流时的μ的变化，制作μ与直流电流的关系图。然后使用该图计算直流电流为0mA时的起始导磁率μi降低10％时的电流值，通过该方法求出起始导磁率μi降低10％时的电流值I_dc10％down(mA)。

表1

 样品No.             主成份(mol％)     副成份(wt％)       烧结温度        (900℃)        烧结温度        (920℃)  Fe₂O₃  CuO  ZnO  NiO  SnO₂ Bi₂O₃  μi₉₀₀I_dc10％down  (mA)  μi₉₂₀ I_dc10％down    (mA) 1(比较)  48.0  8.8  17.2  26.0  0.50  0.13    81    530    110    376 2(比较)  48.0  8.8  17.2  26.0  0.50  0.25    121    352    126    339 3(比较)  48.0  8.8  17.2  26.0  0.50  0.28    123    353    124    346 4(比较)  48.0  8.8  17.2  26.0  0.50  0.31    130    350    135    330 5(比较)  48.0  8.8  17.2  26.0  0.50  0.34    144    317    145    320 6(比较)  48.0  8.8  17.2  26.0  0.50  0.37    160    240    170    240 7(比较)  48.0  8.8  17.2  26.0  0.50  0.50    150    230    155    226 8(比较)  48.0  8.8  17.2  26.0  1.00  0.13    84    534    98    466 9(比较)  48.0  8.8  17.2  26.0  1.00  0.25    106    457    111    449 10  48.0  8.8  17.2  26.0  1.00  0.28    108    525    112    515 11  48.0  8.8  17.2  26.0  1.00  0.31    109    530    110    532 12  48.0  8.8  17.2  26.0  1.00  0.34    104    540    116    520 13  48.0  8.8  17.2  26.0  1.00  0.37    105    518    135    400 14(比较)  48.0  8.8  17.2  26.0  1.00  0.50    140    267    163    190 15(比较)  48.0  8.8  17.2  26.0  1.50  0.13    79    692    93    549 16(比较)  48.0  8.8  17.2  26.0  1.50  0.25    97    556    99    550 17  48.0  8.8  17.2  26.0  1.50  0.28    96    603    105    592 18  48.0  8.8  17.2  26.0  1.50  0.31    97    616    99    617 19  48.0  8.8  17.2  26.0  1.50  0.34    95    638    98    630 20  48.0  8.8  17.2  26.0  1.50  0.37    94    643    115    540 21(比较)  48.0  8.8  17.2  26.0  1.50  0.50    132    287    152    205

表1(续2)

 样品No.              主成份(mol％)     副成份(wt％)       烧结温度       (900℃)        烧结温度        (920℃)  Fe₂O₃  CuO  ZnO  NiO  SnO₂  Bi₂O₃  μi₉₀₀I_dc10％down   (mA)   μi₉₂₀I_dc10％down    (mA) 22(比较)  48.0  8.8  17.2  26.0  2.00  0.13    62    720    80    552 23(比较)  48.0  8.8  17.2  26.0  2.00  0.25    91    625    92    624 24  48.0  8.8  17.2  26.0  2.00  0.28    89    700    93    682 25  48.0  8.8  17.2  26.0  2.00  0.31    86    748    90    733 26  48.0  8.8  17.2  26.0  2.00  0.34    87    755    88    750 27  48.0  8.8  17.2  26.0  2.00  0.37    82    780    85    770 28(比较)  48.0  8.8  17.2  26.0  2.00  0.50    132    280    142    250 29(比较)  48.0  8.8  17.2  26.0  2.50  0.13    58    720    72    560 30(比较)  48.0  8.8  17.2  26.0  2.50  0.25    84    644    88    654 31  48.0  8.8  17.2  26.0  2.50  0.28    85    720    93    700 32  48.0  8.8  17.2  26.0  2.50  0.31    81    802    86    781 33  48.0  8.8  17.2  26.0  2.50  0.34    75    850    84    794 34  48.0  8.8  17.2  26.0  2.50  0.37    78    880    85    840 35(比较)  48.0  8.8  17.2  26.0  2.50  0.50    110    430    126    333 36(比较)  48.0  8.8  17.2  26.0  3.00  0.13                    不烧结 37(比较)  48.0  8.8  17.2  26.0  3.00  0.25                    不烧结 38(比较)  48.0  8.8  17.2  26.0  3.00  0.28                    不烧结 39(比较)  48.0  8.8  17.2  26.0  3.00  0.31                    不烧结 40(比较)  48.0  8.8  17.2  26.0  3.00  0.34                    不烧结 41(比较)  48.0  8.8  17.2  26.0  3.00  0.37                    不烧结 42(比较)  48.0  8.8  17.2  26.0  3.00  0.50                    不烧结

表1(续3)

 样品No.                   主成份(mol％)    副成份(wt％)      烧结温度       (900℃)        烧结温度        (920℃)  Fe₂O₃  CuO  ZnO  NiO  SnO₂  Bi₂O₃  μi₉₀₀I_de10％down  (mA)  μi₉₂₀ I_dc10％down    (mA) 43(比较)  43.0  8.8  17.2  31.0  2.00  0.28    41  1405  42    1400 44  46.0  8.8  17.2  28.0  2.00  0.28    64  1047  73    917 45  48.5  8.8  17.2  25.5  1.00  0.28    124  456  149    409 46(比较)  49.5  8.8  17.2  24.5  1.00  0.28                   不烧结 47(比较)  49.8  8.8  17.2  24.2  2.00  0.28                   不烧结 48(比较)  48.0  4.0  15.2  32.8  2.00  0.28                   不烧结 49  48.0  6.5  15.2  30.3  2.00  0.28    57  1163  70    960 50  48.0  10.0  15.2  26.8  2.00  0.28    60  980  91    720 51  48.0  13.0  15.2  23.8  2.00  0.28    69  840  99    615 52(比较)  48.0  16.0  15.2  20.8  2.00  0.28    91  610  83    540 53(比较)  48.0  8.8  0.5  42.7  2.00  0.28    8  3190  8    3200 54  48.0  8.8  25.0  18.2  2.00  0.28    112  549  130    521 55  48.0  8.8  30.0  13.2  2.00  0.28    145  353  152    346 56(比较)  48.0  8.8  35.0  8.2  1.00  0.28    330  150  343    142

为了更直观地确认本发明的效果，将上表1的结果示于图1。根据上表1和图1所示的结果，本发明的效果很明显。

即，本发明由于相对于规定的主成份配合组成，以Bi₂O₃计含有氧化铋0.25～0.40重量％(其中，不包括0.25重量％)；以SnO₂计含有氧化锡1.00～2.50重量％，因此可使直流叠加特性大大提高。

本发明的NiCuZn系铁氧体可广泛应用于各种电子部件产业。