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    具有由Ni-Zn系肥粒鐵材料構成之磁性體部2、及捲繞成線圈狀之以Cu為主成分之線圈導體3，線圈導體3埋設於磁性體部2而形成零件坯體1。零件坯體1區分成線圈導體3附近之第1區域6與第1區域6以外之第2區域7。在第1區域6之磁性體部2之平均晶體粒徑D1相對於在第2區域7之磁性體部2之平均晶體粒徑D2，粒徑比D1/D2為0.85以下。設肥粒鐵原料中之CuO之含有莫爾量為6mol%以下，在氧分壓為Cu-Cu2O平衡氧分壓以下之還原環境氣氛燒成。獲得積層線圈零件，該積層線圈零件，不需要複雜之步驟，藉此即使負荷熱衝擊或負荷來自外部之應力，電感之變動亦小，具有良好之耐熱衝擊性且直流重疊特性良好。
    公开号:TW201310474A
    申请号:TW101119088
    申请日:2012-05-29
    公开日:2013-03-01
    发明作者:Atsushi Yamamoto；Akihiro Nakamura；Yuko Nomiya；Tomoyuki ANKYU；Osamu Naito
    申请人:Murata Manufacturing Co；
    IPC主号:H01F27-00
    专利说明:
    積層線圈零件
    本發明係關於一種積層線圈零件，更詳細而言，係關於具有由肥粒鐵材料構成之磁性體部與以Cu為主成分之線圈導體之積層電感器等之積層線圈零件。
    一直以來，廣泛地使用使用具有尖晶石型晶體構造之Ni-Zn等肥粒鐵系磁器之積層線圈零件，肥粒鐵材料之開發亦盛行。
    此種積層線圈零件，具有捲繞成線圈狀之導體部埋設於磁性體部中之構造，一般而言，導體部與磁性體部係藉由同時燒成形成。
    然而，在上述積層線圈零件，由於在由肥粒鐵材料構成之磁性體部與以導電性材料為主成分之導體部線膨脹係數不同，因此起因於兩者線膨脹係數之不同，在燒成後之冷卻過程在內部產生應力變形。此外，若在基板構裝時之回焊處理等負荷急速溫度變化或外部應力，則由於上述應力變形變化，因此電感器等之磁氣特性變動。
    因此，在專利文獻1提案一種積層晶片電感器，係藉由積層後之陶瓷片形成積層晶片之骨格，藉由內部導體在積層晶片內形成線圈導體，其始端與終端分別連接於另一外部電極端子而成，上述陶瓷片為磁性體片，以往外部電極端子之引出部以外之上述內部導體被包含之方式，在積層晶片內形成有甜甜圈狀之非磁性體之區域。
    在此專利文獻1，製作磁性體片後，在該磁性體片上塗布非磁性體糊以形成既定圖案之非磁性體膜，之後，使用磁性體糊、內部導體用糊、及非磁性體糊依序施加複數次印刷處理，藉此獲得積層晶片電感器。
    此外，在此專利文獻1，藉由將與線圈導體接觸之陶瓷設成非磁性體，藉由同時燒成在內部產生應力變形，之後即使負荷熱衝擊或負荷來自外部之應力之情形，亦可抑制磁氣特性變動。
    另一方面，在此種積層線圈零件，即使通電有大電流之情形，能獲得穩定之電感亦重要，因此必須具有即使通電大直流電流亦能抑制電感降低之直流重疊特性。
    然而，積層電感器等之積層線圈零件，由於形成閉磁路，因此若通電大電流則容易產生磁性飽和，電感降低而無法獲得所欲直流重疊特性。
    因此，在專利文獻2提案一種積層線圈零件，係具有端部連接於磁性體層間且在積層方向重疊旋繞之導體圖案，具有與積層方向之兩端之導體圖案接觸、位於該導體圖案之內側且透磁率較該磁性體層低之材料之層。
    在此專利文獻2，藉由將由透磁率較磁性體層低之材料(例如，Ni-Fe系肥粒鐵材料且Ni含有量少者或非磁性體材料等)構成之層設置在導體圖案之外側，可防止磁通集中在端部之導體圖案之內側之角使磁通往主磁路之中央部分分散，藉此防止磁氣飽和之產生，謀求電感提升。
    又，在專利文獻3提案一種積層型珠，係將磁性體層與導體圖案積層，在坯體內形成有阻抗元件，將用以調整磁性體層之燒結性之燒結調整劑混入至導體糊。
    在此專利文獻3，燒結調整劑係藉由被覆銀粉末之SiO2構成，且SiO2以銀的重量換算含有0.05~0.3wt%，將混入有該燒結調整劑之導體糊印刷至磁性體層以形成導體圖案。
    此外，在此專利文獻3，藉由將上述燒結調整劑混入至導體糊，由於燒結調整劑在磁性體中適度地擴散，因此能使導體圖案附近之磁性體之燒結狀態較其他部分慢，藉此傾斜地形成磁氣上惰性之層。亦即，藉由使導體圖案附近之磁性體之燒結狀態較其他部分慢，導體圖案間或導體圖案附近之磁性體之粒徑小於其他部分，能形成透磁率低之層，形成磁氣上惰性之部分。此外，藉此，在高頻帶直流重疊特性提升至大電流域為止，能防止磁氣特性劣化。
    專利文獻1：日本實開平6-45307號公報(請求項2、段落編號[0024]、圖2、圖7)
    專利文獻2：日本專利第2694757號說明書(請求項1、圖1等)
    專利文獻3：日本特開2006-237438號公報(請求項1、段落編號[0007])
    然而，專利文獻1，除了內部導體用糊以外，必須交互地使用磁性體糊或非磁性體糊等複數個糊來進行印刷處理，製程複雜，欠缺實用性。而且，在磁性體糊或非磁性體糊成分系不同之情形，由於收縮變動不同在同時燒成之情形產生殘留應力，會有產生裂痕等缺陷之虞。
    又，專利文獻2，必須準備組成不同之複數個磁性體糊、或磁性體糊與非磁性體糊來進行印刷處理，與專利文獻1同樣地，製程複雜，欠缺實用性。
    再者，專利文獻3之方法中，由於使燒結陶瓷劑混入至導體糊，因此燒結導體糊而得之導體圖案之電阻必然變高，會有直流電阻(Rdc)變大之虞。
    本發明係有鑑於此種問題而構成，其目的在於提供一種積層線圈零件，該積層線圈零件，不需要複雜之步驟，即使負荷熱衝擊或負荷來自外部之應力，電感之變動亦小，具有良好之耐熱衝擊性且直流重疊特性良好。
    本發明人在導體部使用Cu，在磁性體部使用Ni-Zn系肥粒鐵材料銳意進行研究，得知若在Cu不氧化之還原環境氣氛同時燒成Cu與應作為磁性體部之磁性體片，則Cu在導體部附近之肥粒鐵原料中擴散，藉此在導體部之附近區域(以下，稱為「第1區域」)之CuO之含有量增加，第1區域之燒結性相較於該第1區域以外之區域(以下，稱為「第2區域」)之燒結性降低。此外，得到下述想法，即如上述在第1區域與第2區域之間使燒結性產生差異，使第1區域之燒結性相對於第2區域之燒結性降低，藉此能使耐熱衝擊性或直流重疊特性提升。
    亦即，為了使耐熱衝擊性或直流重疊特性提升，較佳為，在第1區域與第2區域之間使燒結性產生差異，因此，必須在燒成時抑制在第1區域之晶體粒子之粒成長。
    因此，本發明人為了在燒成時抑制在第1區域之晶體粒子之粒成長，進一步銳意進行研究，得知以第1區域之平均晶體粒徑相對於第2區域之平均晶體粒徑成為0.85以下之方式，抑制在第1區域之晶體粒子之粒成長，藉此在第1區域與第2區域之間能使適當燒結性之差異產生，藉此能使耐熱衝擊性或直流重疊特性提升。
    本發明係有鑑於上述想法而構成，本發明之積層線圈零件，具有由肥粒鐵材料構成之磁性體部、及捲繞成線圈狀之導體部，該導體部埋設於該磁性體部而形成零件坯體，其特徵在於：該零件坯體區分成該導體部附近之第1區域與該第1區域以外之第2區域；在該第1區域之該磁性體部之平均晶體粒徑相對於在該第2區域之該磁性體部之平均晶體粒徑，粒徑比為0.85以下；且該導體部以Cu為主成分。
    又，將Cu之含有量換算成CuO抑制在6mol%以下(包含0mol%)，以Cu不氧化之方式在氧分壓為Cu-Cu2O平衡氧分壓以下之還原環境氣氛進行燒成，藉此能容易獲得該粒徑比為0.85以下之積層線圈零件。
    亦即，本發明之積層線圈零件，較佳為，該肥粒鐵材料，Cu之含有量換算成CuO為6mol%以下(包含0mol%)。
    藉此，即使在Cu不氧化之還原環境氣氛進行燒成，亦無損在第2區域之粒成長，能容易使粒徑比為0.85以下，可獲得確保良好絕緣性且耐熱衝擊性及直流重疊特性良好之積層電感器等之積層線圈零件。
    又，在上述Cu不氧化之還原環境氣氛，若Cu之含有量換算成CuO超過6mol%則燒結性降低。是以，藉由在第1區域與第2區域對CuO之含有重量設定差，能使燒結性產生差異。
    此外，本發明人銳意研究之結果，得知藉由使相對於第1區域之第2區域之Cu之含有比率換算成CuO為重量比0.6以下(包含0)，該粒徑比成為0.85以下，在第1區域與第2區域之間能使燒結性產生差異。
    亦即，本發明之積層線圈零件，較佳為，相對於該第1區域之該第2區域之Cu之含有比率換算成CuO為重量比0.6以下(包含0)。
    又，藉由使肥粒鐵材料中含有Mn成分，能達成絕緣性之進一步提升。
    亦即，本發明之積層線圈零件，較佳為，該肥粒鐵材料含有Mn成分。
    又，藉由使肥粒鐵材料中含有Sn成分，能達成直流重疊特性之進一步提升。
    亦即，本發明之積層線圈零件，較佳為，該肥粒鐵材料含有Sn成分。
    再者，本發明之積層線圈零件，較佳為，該零件坯體在Cu-Cu2O之平衡氧分壓以下之環境氣氛燒結而成。
    藉此，即使同時燒成應作為導體部且以Cu為主成分之導電膜與應作為磁性體部之磁性體片，Cu亦不會氧化，能使其燒結。
    根據上述積層線圈零件，具有由肥粒鐵材料構成之磁性體部、及捲繞成線圈狀之導體部，該導體部埋設於該磁性體部而形成零件坯體，其特徵在於：該零件坯體區分成該導體部附近之第1區域與該第1區域以外之第2區域；在該第1區域之該磁性體部之平均晶體粒徑相對於在該第2區域之該磁性體部之平均晶體粒徑，粒徑比為0.85以下；且該導體部以Cu為主成分，因此第1區域相較於第2區域，燒成時之粒成長受到抑制，燒結性降低，第1區域相較於第2區域透磁率亦降低。
    亦即，導體部附近之第1區域相較於第2區域燒結性降低，該第1區域燒結密度變低，因此能使內部應力緩和，即使在基板構裝時之回焊處理等負荷熱衝擊或來自外部之應力，亦可抑制電感等磁氣特性之變動。又，由於在第1區域透磁率降低，因此改善直流重疊特性，其結果，磁通之集中大幅緩和，能使飽和磁通密度提升。
    接著，詳細說明本發明之實施形態。
    圖1係顯示作為本發明之積層線圈零件之積層電感器之一實施形態之立體圖，圖2係圖1之A-A剖面圖(橫剖面圖)。
    本積層電感器，零件坯體1具有磁性體部2與線圈導體(導體部)3，線圈導體3埋設於磁性體部2。又，在線圈導體3之兩端形成引出電極4a,4b，且在零件坯體1之兩端形成由Ag等構成之外部電極5a,5b，該外部電極5a,5b與引出電極4a,4b係電氣連接。
    本實施形態中，磁性體部2係以含有Fe、Ni、Zn、及Cu之各成分為主成分之肥粒鐵材料形成，線圈導體3係以以Cu為主成分之導電性材料形成。
    磁性體部2，如圖2所示，區分成線圈導體3之附近區域即第1區域6、與該第1區域6以外之第2區域7，如數學式(1)所示，第1區域6之平均晶體粒徑D1相對於第2區域7之平均晶體粒徑D2為0.85以下。
    D1/D2≦0.85………(1)
    此外，藉此第2區域7，在燒成時促進粒成長而具有良好之燒結性，形成燒結密度高之高密度區域，另一方面，第1區域6相較於第2區域7燒結性差，形成晶體粒子之粒成長受到抑制之燒結密度低之低密度區域。
    亦即，第1區域6相較於第2區域7平均晶體粒徑小，在燒成時粒成長受到抑制而燒結性差，燒結密度降低。是以，藉此即使負荷熱衝擊或來自外部之應力，亦可緩和內部應力，可抑制電感等磁氣特性之變動。
    又，第1區域6，如上述燒結性差，因此透磁率μ亦降低，直流重疊特性得以改善，藉此可大幅緩和磁通之集中，變得不易磁氣飽和。
    此外，第1區域6之平均晶體粒徑D1與第2區域7之平均晶體粒徑D2之粒徑比D1/D2若超過0.85，則即使粒徑比D1/D2為1以下在第1區域6與第2區域7之間燒結性亦不會產生充分差異，又，粒徑比D1/D2若超過1，則第1區域6較第2區域7更促進粒成長而燒結性上升，因此較不佳。
    此外，將磁性體部2中之Cu之含有莫爾量換算成CuO為6mol%(包含0mol%)以下，在Cu不氧化之氧分壓為Cu-Cu2O平衡氧分壓以下之還原環境氣氛燒成，藉此能易於將粒徑比D1/D2控制在0.85以下。
    亦即，在大氣環境氣氛燒成之情形，在Ni-Zn-Cu系肥粒鐵材料，若使熔點1026℃低之CuO之含有量減少則燒結性降低，因此一般而言使燒成溫度在1050~1250℃程度下進行。
    另一方面，線圈導體3以Cu為主成分之情形，必須在Cu不氧化之還原環境氣氛與磁性體部2同時燒成。
    因此，若使燒成環境氣氛之氧濃度降低，則在燒成處理在晶體構造中形成氧缺陷，促進在晶體中存在之Fe、Ni、Cu、Zn之相互擴散，能使低溫燒結性提升。
    然而，在此種氧濃度低之還原環境氣氛燒成之情形，相較於在大氣環境氣氛燒成之情形，Cu氧化物容易在晶體粒子中作為異相析出。是以，若肥粒鐵原料中之Cu之含有莫爾量變多，則對晶體粒子之Cu氧化物之析出量增加，由於此Cu氧化物之析出，磁性體部2整體之燒結性反而降低。
    亦即，線圈導體3以Cu為主成分之情形，必須在Cu不氧化之還原環境氣氛與磁性體部2同時燒成，但此情形，Cu之含有莫爾量增加，換算成CuO若超過6mol%，則對晶體粒子之Cu氧化物之析出量過多，因此在第2區域7晶體粒子之粒成長亦受到抑制，無法進行所欲低溫燒成。
    另一方面，將Cu之含有莫爾量換算成CuO為6mol%以下，在Cu不氧化之Cu-Cu2O平衡氧分壓以下之還原環境氣氛進行燒成，則在燒成過程線圈導體3所含有之Cu，在第1區域6中擴散。因此，在燒成後，線圈導體3周圍之Cu氧化物之含有重量增加，其結果，在第1區域6燒結性降低，粒成長受到抑制，平均晶體粒徑變小，燒結密度降低。另一方面，第2區域7不受Cu擴散之影響，因此能維持良好之燒結性。
    如上述，由於第1區域6與第2區域7之燒性之不同產生粒徑差，第1區域6之平均晶體粒徑D1小於第2區域7之平均晶體粒徑D2，因此能使粒徑比D1/D2為0.85以下。
    又，此情形，由於線圈導體3之Cu擴散，因此第1區域6之CuO之含有重量×1較第2區域7之含有重量×2多。此外，在上述Cu之含有莫爾量換算成CuO為6mol%以下之範圍，在Cu不氧化之還原環境氣氛燒成，藉此，能控制成相對於第1區域6之第2區域7之含有重量之重量比率×2/×1成為0.6以下，藉此能獲得粒徑比D1/D2為0.85以下之積層電感器。
    如上述，本實施形態中，線圈導體3以Cu為主成分之情形，在燒成過程中線圈導體3之Cu在附近區域即第1區域6擴散之結果，第1區域6之Cu氧化物之含有重量增加，藉此在磁性體部2中之第1區域6燒結性降低。此外，在第1區域6與第2區域7之間對燒結性設定差異，使粒徑比D1/D2為0.85以下，藉此在第1區域6粒成長受到抑制而平均晶體粒徑變小，燒結狀態變疏密，因此即使負荷熱衝擊或來自外部之應力內部應力亦可緩和，可抑制電感等磁氣特性之變動。又，燒結密度低之第1區域6，透磁率亦降低，因此直流重疊特性得以改善，其結果，大幅緩和磁通之集中，不易磁氣飽和。
    此外，肥粒鐵組成中之形成Cu以外之主成分之各成分之含有量、亦即Fe、Ni、Zn之含有量並未特別限定，但較佳為以下述方式配合，分別換算成Fe2O3、NiO、及ZnO為Fe2O3：20~48mol%、ZnO：6~33mol%、及NiO：殘餘部分。
    在Ni-Zn系肥粒鐵般之具有尖晶石型晶體構造之肥粒鐵，在化學量論組成雖3價化合物與2價化合物等莫爾配合，但使3價之Fe2O3較化學量論組成適度減量，使2價之元素化合物即NiO較化學量論組成過多存在，則Fe2O3之還原受到阻礙而妨礙Fe3O4之產生，能使耐還原性提升。亦即，Fe3O4雖能以Fe2O3．FeO表示，但若2價之Ni化合物即NiO較化學量論組成充分過多地存在，則即使對Fe2O3以還原環境氣氛之Cu-Cu2O平衡氧分壓以下燒成，亦妨礙與Ni同樣之2價之FeO之產生，其結果，Fe2O3未還原成Fe3O4而能維持Fe2O3之狀態，耐還原性提升，能確保所欲絕緣性。
    又，視需要將Mn換算成Mn2O3，在1~10mol%之範圍含有較佳。藉由含有Mn，Mn2O3優先地被還原，因此能在Fe2O3被還原前使燒結完成，再者，即使在Cu-Cu2O之平衡氧分壓以下之環境氣氛燒成，亦可避免肥粒鐵材料之相對電阻ρ降低，能使絕緣性提升。
    亦即，在800℃以上之溫度區域，Mn2O3相較於Fe2O3，以更高氧分壓成為還原性環境氣氛。是以，在Cu-Cu2O之平衡氧分壓以下之氧分壓，Mn2O3相較於Fe2O3成為強還原性環境氣氛，因此，能使Mn2O3優先地被還原而完成燒結。亦即，由於Mn2O3相較於Fe2O3優先地被還原，因此能在Fe2O3還原成Fe3O4前完成燒成處理，耐還原性提升，能確保更良好之絕緣性。
    接著，參照圖3詳細說明上述積層電感器之製造方法之一例。
    首先，作為肥粒鐵母原料，準備Fe氧化物、Zn氧化物、Ni氧化物，進一步視需要準備Mn氧化物、Cu氧化物。此外，將此等各肥粒鐵母原料換算成Fe2O3、ZnO、NiO、Mn2O3、CuO，例如，以下述方式秤量，即成為Fe2O3：20~48mol%、ZnO：6~33mol%、Mn2O3：1~10mol%、CuO：6mol%以下、NiO：殘餘部分。
    接著，將此等秤量物與純水及PSZ(部分穩定化氧化鋯)球等玉石一起放入球磨機，以濕式充分混合粉碎，使其蒸發乾燥後，以800~900℃之溫度預燒既定時間。
    接著，將此等預燒物與聚乙烯醇縮丁醛系等之有機結合劑、乙醇、甲苯等之有機溶劑及PSZ球一起再次放入球磨機，充分混合粉碎，製作漿料。
    接著，使用刮刀法等將前述漿料成形加工成片狀，製作既定膜厚之磁性體片8a~8h。
    接著，以磁性體片8a~8h之中、磁性體片8b~8g彼此能電氣連接之方式，使用雷射加工機在磁性體片8b~8g之既定部位形成通孔。
    接著，準備以Cu為主成分之線圈導體用導電性糊。接著，使用此導電性糊進行網版印刷，在磁性體片8b~8g上形成線圈圖案9a~9f，且以前述導電性糊填充通孔以製作通孔導體10a~10e。此外，於形成在磁性體片8b及磁性體片8g之各線圈圖案9a,9f，以能與外部電極電氣連接之方式形成有引出部9a’,9f’。
    接著，將形成有線圈圖案9a~9f之磁性體片8b~8g積層，將此等以未形成線圈圖案之磁性體片8a及磁性體片8h挾持並壓接，藉此，製作線圈圖案9a~9f經由通孔導體10a~10e連接之壓接塊。之後，將此壓接塊切斷成既定尺寸以製作積層成形體。
    接著，將此積層成形體在線圈圖案中之Cu不氧化之環境氣氛下以既定溫度充分脫脂後，藉由N2-H2-H2O之混合氣體供應至氧分壓受到抑制之燒成爐，在900~1050℃燒成既定時間，藉此獲得在磁性體部2中埋設有線圈導體3之零件坯體1。亦即，在燒成溫度900~1050℃之範圍內，在Cu-Cu2O之平衡氧分壓以下之氧分壓設定燒成環境氣氛以進行燒成處理。
    此外，在此燒成處理，線圈圖案9a~9f中之Cu擴散至磁性體片8b~8g側，藉此，磁性體部2區分成燒結密度低之第1區域6、與第1區域6以外之燒結性良好且燒結密度高之第2區域7。
    接著，在零件坯體1之兩端部塗布含有Ag等導電性粉末、玻璃料、清漆、及有機溶劑之外部電極用導電糊，使其乾燥後，在750℃燒接以形成外部電極5a,5b，藉此製作積層電感器。
    如上述，本實施形態中，零件坯體1區分成線圈導體3附近之第1區域6、與該第1區域6以外之第2區域7，在第1區域6之磁性體部2之平均晶體粒徑相對於在第2區域7之磁性體部2之平均晶體粒徑，粒徑比為0.85以下，且線圈導體3以Cu為主成分，因此若在Cu不氧化之還原環境氣氛下使線圈導體3與磁性體部2同時燒成，則線圈導體3中之Cu擴散至第1區域6，藉此，在第1區域6之CuO之含有重量×1增加，第1區域6之燒結性相較於第2區域7之燒結性降低，能容易地使粒徑比為0.85以下。
    如上述，第1區域6相較於第2區域7燒結性降低，燒成時之粒成長受到抑制，因此第1區域6透磁率亦降低。此外，線圈導體3附近之第1區域6燒結性降低且燒結密度變低，因此可緩和內部應力，即使在基板構裝時之回焊處理等負荷熱衝擊或來自外部之應力亦可抑制電感等磁氣特性之變動。又，在第1區域6透磁率降低，因此直流重疊特性受到改善，其結果，能大幅緩和磁通之集中，使飽和磁通密度提升。
    又，將Cu之含有量換算成CuO在6mol%以下(包含0mol%)，藉此即使在Cu不氧化之還原環境氣氛燒成，亦無損在第2區域7之粒成長，能容易使粒徑比為0.85以下，可獲得確保良好絕緣性且耐熱衝擊性及直流重疊特性良好之積層電感器等之積層線圈零件。
    又，藉由使相對於上述第1區域6之上述第2區域7之Cu之含有比率換算成CuO為重量比0.6以下(包含0)，該粒徑比D1/D2亦成為0.85以下，可獲得所欲耐熱衝擊性及直流重疊特性。
    又，藉由在Cu-Cu2O之平衡氧分壓以下之環境氣氛使零件坯體1燒結，即使使用以Cu為主成分之線圈導體1與磁性體部2同時燒成，Cu亦不會氧化，能使其燒結。
    如上述，根據本實施形態，可獲得積層線圈零件，該積層線圈零件具有即使負荷熱衝擊或來自外部之應力電感等磁氣特性亦受到抑制之良好耐熱衝擊性且具有良好之直流重疊特性。
    圖4係顯示本發明之積層線圈零件之第2實施形態之橫剖面圖，此第2實施形態，較佳為，以橫越磁路之方式設置非磁性體層11，設成開磁路型，如上述，藉由設成開磁路型，能謀求直流重疊特性之進一步提升。
    此處，作為非磁性體層11，能使用燒成時之收縮變動類似之材料，例如，將Ni-Zn-Cu系肥粒鐵之Ni以Zn全量置換之Zn-Cu系肥粒鐵或Zn系肥粒鐵。
    此外，本發明並不限於上述實施形態。上述實施形態中，磁性體部2雖以含有Fe、Ni、Zn、及Cu之各成分作為主成分之肥粒鐵材料形成，但作為副成分使肥粒鐵材料中含有適量(例如，相對主成分100重量部換算成SnO2為1~3重量部)Sn成分亦佳，藉此，能謀求直流重疊特性之進一步提升。
    又，上述實施形態中，燒成環境氣氛，如上述，以線圈導體3即Cu不氧化之方式，在Cu-Cu2O之平衡氧分壓以下之環境氣氛燒成較佳，但若氧濃度過低，則會有肥粒鐵之相對電阻降低之虞，從此觀點，較佳為Cu-Cu2O之平衡氧分壓之1/100以上。
    又，雖針對本發明之積層線圈零件進行了說明，但當然亦可適用於積層LC零件之積層複合零件。
    接著，具體說明本發明之實施例。 實施例1 (試料之製作) [磁性體片之製作]
    作為肥粒鐵母原料，準備Fe2O3、Mn2O3、ZnO、NiO、及CuO，如表1所示之組成對此等肥粒鐵母原料秤量。亦即，Fe2O3：46.5mol%、Mn2O3：2.5mol%、ZnO：30.0mol%，使CuO在0.0~8.0mol%變化，殘餘部分以NiO調整。
    接著，將此等秤量物與純水及PSZ球一起放入氯乙烯製球磨機，以濕式充分混合粉碎，使其蒸發乾燥後，在850℃之溫度預燒。
    接著，將此等預燒物與聚乙烯醇縮丁醛系結合劑(有機結合劑)、乙醇(有機溶劑)、及PSZ球一起再次放入氯乙烯製球磨機，充分混合粉碎，製得漿料。
    接著，使用刮刀法以厚度成為25μm之方式將漿料成形為片狀，將其衝孔成縱50mm、橫50mm之大小，製作磁性體片。
    接著，使用雷射加工機在磁性體片之既定位置形成通孔後，將含有Cu粉末、清漆、及有機溶劑之Cu糊網版印刷在磁性體片表面，且將上述Cu糊填充至通孔，藉此形成既定形狀之線圈圖案及通孔導體。 [非磁性體片之製作]
    以Fe2O3：46.5mol%、Mn2O3：2.5mol%、ZnO：51.0mol%之方式對Fe2O3、Mn2O3、及ZnO秤量，以與上述相同方法、步驟預燒後，使其漿料化，之後使用刮刀法以厚度成為25μm之方式將漿料成形為片狀，將其衝孔成縱50mm、橫50mm之大小，製作非磁性體片。
    接著，使用雷射加工機在磁性體片之既定位置形成通孔後，將含有Cu粉末、清漆、及有機溶劑之Cu糊填充至通孔，藉此形成通孔導體。 [燒結體之製作]
    在將非磁性體片夾入在大致中央部之形態下，依序積層形成有線圈圖案之上述磁性體片、上述非磁性體片、及形成有線圈圖案之上述磁性體片，之後，將此等以未形成線圈圖案之磁性體片挾持，在60℃之溫度以100MPa之壓力壓接，製作壓接塊。接著，將此壓接塊切斷成既定尺寸，製作積層成形體。
    接著，將此積層成形體在Cu不氧化之還原環境氣氛加熱，使其充分脫脂。之後，藉由N2-H2-H2O之混合氣體將陶瓷積層體放入氧分壓控制在1.8×10-1Pa之燒成爐，在950℃之燒成溫度，保持1~5小時並燒成，藉此製作在大致中央部具有非磁性體層且在磁性體部埋設有線圈導體之試料編號1~9之零件坯體。
    接著，準備含有Ag粉、玻璃料、清漆、及有機溶劑之外部電極用導電糊。接著，將此外部電極用導電糊塗布在肥粒鐵坯體之兩端並使其乾燥後，在750℃燒接形成外部電極，獲得試料編號1~9之試料(積層電感器)。
    此外，試料之外形尺寸為長度L：2.0mm、寬度W：1.2mm、厚度T：1.0mm，線圈之匝數調整成電感成為約1.0μF。 [試料之評估]
    針對試料編號1~9之各試料測定CuO之含有重量及平均晶體粒徑。
    圖5係顯示CuO之含有重量及平均晶體粒徑之測定部位之剖面圖，各試料之零件坯體21，非磁性體層22形成在大致中央部且在磁性體部23埋設有線圈導體24。
    此外，針對線圈導體24附近之第1區域25，以線圈導體24之中心線C上且與各線圈導體24之分離距離T’為5μm之位置作為測定位置，求出在該測定位置之CuO之含有重量及平均晶體粒徑。
    又，針對第2區域26，以相當於寬度W：1.2mm之磁性體部23之中心線上之W’為0.6mm且厚度方向之大致中央部(圖5中以X表示)作為測定位置，求出在該測定位置之CuO之含有重量及平均晶體粒徑。
    具體而言，CuO之含有重量，將試料編號1~9之各試料10個剖斷，使用WDX法(波長分散型X線分析法)定量分析各磁性體部23之組成，求出在第1及第2區域25,26之磁性體部23中之CuO之含有重量(平均值)。
    CuO之平均晶體粒徑，將各試料10個剖斷後，研磨剖面，進一步進行化學蝕刻，針對蝕刻後之各試料，拍攝在上述測定部位之SEM照片，從此SEM照片測定在第1及第2區域25,26之粒徑，以JIS規格(R1670)為依據換算成圓相當徑以算出平均晶體粒徑，求出10個資料之平均值。
    之後，進行熱衝擊測試及直流重疊測試，測定各測試前後之電感以求出其變化率，評估熱衝擊性及直流重疊特性。
    具體而言，熱衝擊測試，針對各試料50個，在-55℃~+125℃之範圍以既定加熱週期反覆2000週期，以測定頻率1MHz測定測試前後之電感L，求出測試前後之電感變化率。
    又，直流重疊測試，針對各試料50個，以JIS規格(C2560-2)為依據，以測定頻率1MHz測定1A之直流電流重疊於試料時之電感L，求出測試前後之電感變化率△L。
    表2表示試料編號1~9之各試料之測定結果。
    試料編號8、9，在熱衝擊測試電感變化率△L為+20.7~+26.4%，在直流重疊測試電感變化率△L為-45.5~-52.4%，皆大，可知耐熱衝擊性及直流重疊特性不佳。其原因在於，CuO之含有莫爾量為7.0~8.0mol%較多，因此在晶體粒子中產生CuO之異相，反而使燒結性降低，粒徑比D1/D2成為1.00。
    相對於此，試料編號1~7，CuO之含有莫爾量為6.0mol%以下，粒徑比D1/D2為0.85以下，重量比×2/×1為0.60以下，因此在熱衝擊測試電感變化率△L絕對值在15%以下，在直流重疊測試電感變化率△L絕對值在40%以下，可獲得良好之結果。
    又，CuO含有量為1.0~5.0mol%之試料編號2~6，粒徑比D1/D2為0.6以下，在熱衝擊測試電感變化率絕對值在10%以下，可知獲得更良好之結果。
    圖6係顯示CuO之含有莫爾量與粒徑比之關係之圖，橫軸表示含有莫爾量(mol%)，縱軸表示粒徑比D1/D2(-)。
    從此圖6可知，若CuO之含有莫爾量超過7.0mol%則粒徑比D1/D2成為1.00，相對於此，CuO之含有莫爾量在6.0mol%以下之範圍粒徑比D1/D2成為0.85以下。
    圖7係顯示熱衝擊測試中CuO之含有莫爾量與電感變化率之關係之圖，橫軸表示含有莫爾量(mol%)，縱軸表示電感變化率△L(%)。
    從此圖7可知，若CuO之含有莫爾量超過7.0mol%則電感變化率△L成為20%以上，相對於此，CuO之含有莫爾量在6.0mol%以下之範圍電感變化率△L可抑制在15%以下。
    圖8係顯示直流重疊測試中CuO之含有莫爾量與電感變化率之關係之圖，橫軸表示含有莫爾量(mol%)，縱軸表示電感變化率△L(%)。
    從此圖8可知，若CuO之含有莫爾量超過7.0mol%則電感變化率△L絕對值超過45%，相對於此，CuO之含有莫爾量在6.0mol%以下之範圍電感變化率△L絕對值可抑制在40%以下。 實施例2
    除了形成肥粒鐵材料之主成分之Fe2O3、Mn2O3、ZnO、NiO、及CuO以外，作為副成分準備SnO2。接著，以下述方式秤量，亦即，Fe2O3：46.5mol%、Mn2O3：2.5mol%、ZnO：30.0mol%、CuO：1.0mol%、及NiO：20.0mol%，接著以相對主成分100重量部成為0.0~3.0重量部之方式秤量SnO2。
    此外，以與實施例1相同之方法、步驟製作試料編號11~14之試料。
    接著，針對試料編號11~14之各試料，測定CuO之含有重量及平均晶體粒徑，進行熱衝擊測試及直流重疊測試。
    表3表示試料編號11~14之各試料之測定結果。
    從試料編號11~14可知，在熱衝擊測試之電感變化率△L幾乎無差異，但從試料編號12~14與試料編號11之對比可知，藉由使肥粒鐵材料中含有SnO2，在直流重疊測試之電感變化率△L減少，直流重疊特性提升。而且，可知在相對主成分100重量部SnO2之含有量為0.1~3.0重量部之範圍，隨著SnO2之含有量增加，直流重疊特性進一步提升。
    亦即，藉由使主成分含有適量之SnO2，使直流重疊特性進一步提升。
    可實現在線圈導體使用以Cu為主成分之材料，即使同時燒成線圈導體及磁性體部，亦不需複雜之步驟且耐熱衝擊性或直流重疊良好之積層電感器等之積層線圈零件。
    1‧‧‧零件坯體
    2‧‧‧磁性體部
    3‧‧‧線圈導體(導體部)
    6‧‧‧第1區域
    7‧‧‧第2區域
    21‧‧‧零件坯體
    23‧‧‧磁性體部
    24‧‧‧線圈導體(導體部)
    25‧‧‧第1區域
    26‧‧‧第2區域
    圖1係顯示作為本發明之積層線圈零件之積層電感器之一實施形態(第1實施形態)之立體圖。
    圖2係圖1之A-A剖面圖(橫剖面圖)。
    圖3係用以說明上述積層電感器之製造方法之分解立體圖。
    圖4係顯示上述積層電感器之第2實施形態之橫剖面圖。
    圖5係顯示實施例中晶體粒徑及組成之測定部位之圖。
    圖6係顯示CuO之含有莫爾量與粒徑比之關係之圖。
    圖7係顯示熱衝擊測試中CuO之含有莫爾量與電感變化率之關係之圖。
    圖8係顯示直流重疊測試中CuO之含有莫爾量與電感變化率之關係之圖。
    1‧‧‧零件坯體
    2‧‧‧磁性體部
    3‧‧‧線圈導體(導體部)
    6‧‧‧第1區域
    7‧‧‧第2區域
    权利要求:
    Claims (6)
    [1] 一種積層線圈零件，具有由肥粒鐵材料構成之磁性體部、及捲繞成線圈狀之導體部，該導體部埋設於該磁性體部而形成零件坯體，其特徵在於：該零件坯體區分成該導體部附近之第1區域與該第1區域以外之第2區域；在該第1區域之該磁性體部之平均晶體粒徑相對於在該第2區域之該磁性體部之平均晶體粒徑，粒徑比為0.85以下；且該導體部以Cu為主成分。
    [2] 如申請專利範圍第1項之積層線圈零件，其中，該肥粒鐵材料，Cu之含有量換算成CuO為6mol%以下(包含0mol%)。
    [3] 如申請專利範圍第1或2項之積層線圈零件，其中，相對於該第1區域之該第2區域之Cu之含有比率換算成CuO為重量比0.6以下(包含0)。
    [4] 如申請專利範圍第1或2項之積層線圈零件，其中，該肥粒鐵材料含有Mn成分。
    [5] 如申請專利範圍第1或2項之積層線圈零件，其中，該肥粒鐵材料含有Sn成分。
    [6] 如申請專利範圍第1或2項之積層線圈零件，其中，該零件坯體在Cu-Cu2O之平衡氧分壓以下之環境氣氛燒結而成。
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    EP2911165A1|2015-08-26|
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    DE102019211439A1|2019-07-31|2021-02-04|Würth Elektronik eiSos Gmbh & Co. KG|Verfahren zur Herstellung eines induktiven Bauteils sowie induktives Bauteil|
    法律状态:
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP2011133091||2011-06-15||
    PCT/JP2012/062758|WO2012172921A1|2011-06-15|2012-05-18|積層コイル部品|
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