專利名稱：低溫燃燒的鐵氧體材料及該材料制成的鐵氧體部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及陶瓷電感器用的鐵氧體材料，具體涉及穩(wěn)定且溫度特性極好的鐵氧體材料，并涉及鐵氧體燒結(jié)物用作各種磁性材料的應(yīng)用，該材料能在低溫燃燒，還涉及使用該鐵氧體材料制成的鐵氧體部件，例如芯片電感器、片珠零件、復(fù)合多層零件、鐵氧體芯等。
背景技術(shù)：
例如，芯片電感器或片珠零件之類的多層芯片部件的制造方法如下。即用厚膜技術(shù)將磁性物質(zhì)層膏料和內(nèi)部導(dǎo)體膏料疊壓在一起，然后燃燒，并采用外電極膏料形成外電極，由此再將整個疊層件燃燒，制造出多層芯片部件。
該情況下，這種可以在不高于內(nèi)電極所含Ag熔點的低溫下燒結(jié)的Ni-Cu-Zn鐵氧體，一般被用作磁性層的磁性材料。
當(dāng)使用Ni-Cu-Zn鐵氧體或Ni-Zn鐵氧體時，采用鹽酸酸蝕廢液，以氯化鐵作原料進(jìn)行熱分解獲得的Fe2O3，或由硫酸酸蝕鋼材獲得的硫酸鐵進(jìn)行熱分解獲得的Fe2O3，用作生產(chǎn)該鐵氧體原料之一的氧化鐵。結(jié)果在鐵氧體原料中不可避免地存在少量S或Cl。因此，根據(jù)S或Cl含量，人們知道該鐵氧體會影響電磁性能，即電感性能，或影響燒結(jié)性能，即密度(JP-B 2867196或JP-A-11-144934)。
此外，也有人提出將玻璃、氧化鉍、氧化釩等添加劑(燒結(jié)輔料)加入，獲得高密度鐵氧體燒結(jié)物的生產(chǎn)方法(見JP-B-7-24242或JP-A-1-179402)。但是如果加入此類添加劑，會出現(xiàn)晶體粒度分散，引起μ、Q和溫度特性的破壞。
常規(guī)鐵氧體材料中，晶格空位少的高密度燒結(jié)體不可能在低燒結(jié)溫度下，即在不高于內(nèi)導(dǎo)體所用Ag熔點的溫度下獲得。因此，在抗?jié)窦虞d實驗等中，磁性能受到破壞。
因此，即使使用添加劑使鐵氧體材料可在高溫下燃燒或使密度增加，但也存在如下所述的副作用，就是說使內(nèi)導(dǎo)體斷開或消失，或者由于Ag擴(kuò)散或Cu離析，在晶粒邊緣產(chǎn)生相破壞。因此電感、Q、或溫度特性都受到破壞，或者由擴(kuò)散Ag引起遷移現(xiàn)象。結(jié)果絕緣電阻受到破壞，或由短路而引起失效。
鐵氧體材料一般是將鐵化合物和其它鐵氧體組成元素化合物混合而得，并將混合物暫時性燃燒。該暫時性燃燒過程中，已知根據(jù)鐵氧體混合粉末所含的S或Cl含量不同，而形成尖晶石型晶體的固相反應(yīng)比例不同(見JP-A-11-144934)。由于該反應(yīng)比例不同，原料或中間體產(chǎn)物殘留，或者由于原料離析或熱離解中間產(chǎn)物產(chǎn)生相破壞。結(jié)果，粉末組合物變得不均勻，對燒結(jié)密度或磁性能均有不良影響。
已知暫時燃燒之后，通過霧化該粉末所獲得的粉末中殘留的S或Cl含量影響磁性能(見JP-B-2867196)，該S或Cl含于鐵氧體構(gòu)成元素化合物中。
發(fā)明的公開本發(fā)明目的是提供Fe-Ni-Cu-Zn-Mg鐵氧體材料或Fe-Ni-Cu-Zn鐵氧體材料，其中對所含S和Cl含量加以調(diào)節(jié)，這樣在不使用任何添加劑的情況下，當(dāng)生產(chǎn)多層芯片部件和磁芯提供高密度和溫度特性值低的鐵氧體材料。
為了達(dá)到前述目的，如下述(A1)-(A3)段所述，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)通過調(diào)節(jié)鐵氧體材料中的鐵氧體粉末的S和Cl含量，可提供無任何添加劑的能達(dá)到高密度的鐵氧體材料，并且盡管密度高，仍有低的溫度特性值，從而使用該鐵氧體材料能提供高性能鐵氧體部件，例如芯片電感器、片珠零件、復(fù)合多層零件、鐵氧體芯等，如下述(A4)-(A6)段所述。
(A1)Fe-Ni-Cu-Zn-Mg鐵氧體材料中，原料階段鐵氧體粉末中的硫含量以S元素計為300ppm-900ppm，而鐵氧體粉末的氯含量以Cl元素計不多于100ppm，然而燃燒之后鐵氧體燒結(jié)體的硫含量以S元素計不多于100ppm，而鐵氧體燒結(jié)體的氯含量以Cl元素計不多于25ppm。
(A2)Fe-Ni-Cu-Zn鐵氧體材料中，原料階段鐵氧體粉末中硫含量以S元素計為300ppm-900ppm，而鐵氧體粉末的氯含量以Cl元素計不多于100ppm，但燃燒之后鐵氧體燒結(jié)體中硫含量以S元素計不多于100ppm，而鐵氧體燒結(jié)體的氯含量以Cl元素計低于10ppm。
(A3)(A1)段所定義的鐵氧體材料中，所述鐵氧體組成為含25-52mol％Fe2O3、40mol％或低于40mol％ZnO、20mol％或低于20mol％CuO、65mol％或低于65mol％NiO、其余為MgO。
(A4)芯片部件由疊壓鐵氧體磁性層和內(nèi)導(dǎo)體所構(gòu)成的芯片電感器或片珠零件組成，其中所述鐵氧體磁性層由(A1)-(A3)段所定義的任一種鐵氧體材料組成。
(A5)復(fù)合多層部件由疊壓鐵氧體磁性層和內(nèi)導(dǎo)體構(gòu)成的至少一個電感器部分組成，其中所述鐵氧體磁性層，由(A1)-(A3)段定義的任一種鐵氧體材料組成。
(A6)鐵氧體芯由(A1)-(A3)段定義的任一種鐵氧體材料組成。
因此本發(fā)明另一目的是提供不使用任何添加劑的制造多層芯片部件和磁性芯用的、能提供高密度和溫度特性值低、由Ni鐵氧體材料構(gòu)成的鐵氧體材料。
為達(dá)到前述目的，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)如下面(B1)和(B2)段所述可提供實現(xiàn)該目的的鐵氧體材料，并按(B3)-(B5)所述可提供實現(xiàn)本發(fā)明目的的鐵氧體部件。
(B1)使用鎳化合物作原料的Ni鐵氧體材料所構(gòu)成的鐵氧體材料，所述鎳化合物比表面積為1.0-10m2/g，而硫含量以S元素計為100ppm-1000ppm。
(B2)根據(jù)(B1)段的鐵氧體材料，其中Ni鐵氧體材料的組成為含25-52mol％Fe2O3、0-40mol％ZnO、0-20mol％CuO、1-65mol％NiO、其余為MgO。
(B3)由疊壓鐵氧體磁性層和內(nèi)導(dǎo)體構(gòu)成的芯片電感器或片珠零件組成的芯片部件，其中鐵氧體磁性層組成如下使用Ni化合物作原料的Ni鐵氧體材料，所述鎳化合物其比表面積為1.0m2/g-10m2/g、其硫含量以S元素計為100ppm-1000ppm；或使用比表面積1.0-10m2/g，硫含量以純S元素計為100ppm-1000ppm的鎳化合物作為鎳化合物原料的Ni鐵氧體材料、該Ni鐵氧體材料組成為含25-52mol％Fe2O3、0-40mol％ZnO、0-20mol％CuO、1-65mol％NiO、其余為MgO。
(B4)由疊壓鐵氧體磁性層和內(nèi)導(dǎo)體構(gòu)成的至少一個電感器部分所組成的復(fù)合多層部件，其中鐵氧體磁性層組成如下使用Ni化合物作原料的Ni鐵氧體材料，所述鎳化合物其比表面積為1.0m2/g-10m2/g、其硫含量以S元素計為100ppm-1000ppm；或使用比表面積1.0-10m2/g，硫含量以S元素計為100ppm-1000ppm的鎳化合物作原料的Ni化合物的Ni鐵氧體材料、該Ni鐵氧體材料的組成為含25-52mol％Fe2O3、0-40mol％ZnO、0-20mol％CuO、1-65mol％NiO、其余為MgO。
(B5)鐵氧體芯構(gòu)成如下使用Ni化合物作原料的Ni鐵氧體材料，所述鎳化合物其比表面積為1.0m2/g-10m2/g、其硫含量以S元素計為100ppm-1000ppm；或使用比表面積1.0-10m2/g，硫含量以S元素計為100ppm-1000ppm的鎳化合物作原料的Ni化合物的Ni鐵氧體材料、該Ni鐵氧體材料的組成為含25-52mol％Fe2O3、0-40mol％ZnO、0-20mol％CuO、1-65mol％NiO、其余為MgO。
附圖簡述

圖1是使用本發(fā)明低溫?zé)Y(jié)、高性能鐵氧體材料制成的復(fù)合多層部件的視圖。
參照實施方案的詳述第一實施方案本發(fā)明的鐵氧體材料現(xiàn)更詳述如下。首先將鐵氧體構(gòu)成元素化合物，例如Fe2O3、NiO、CuO、ZnO和MgO按燃燒后的組成稱重配制，用球磨機(jī)等與純水濕混合。用噴霧干燥器等使?jié)窕旌系幕旌衔锔稍?，然后暫時性地進(jìn)行燃燒。將該暫時性燃燒的混合物粉碎，然后再用噴霧干燥器等干燥，由此獲得鐵氧體粉末。
被粉碎和干燥后的該鐵氧體粉末，設(shè)定其硫含量以S元素計為300ppm-900ppm，其氯含量以Cl元素計為100ppm或更低。
當(dāng)處于鐵氧體原料階段硫含量以S元素計為300ppm以下時，燒結(jié)體密度值低于能保證其抗?jié)裥缘臒Y(jié)體密度值4.85g/cm3。相反，當(dāng)硫含量超過900ppm時，燒結(jié)體密度變高，但Ag的擴(kuò)散或Cu的離析提高，這使電感及溫度特性受到破壞。這里，溫度特性值表示25℃測量的電感與85℃測定的電感，以25℃的電感為參考時二者之間的變化比例。
溫度特性值優(yōu)選限于±3％，更優(yōu)選限于±2％之內(nèi)。因此，更優(yōu)選鐵氧體原料階段硫含量以S元素計為300ppm-700ppm。
即使在鐵氧體原料階段硫含量以S元素計在300ppm-900ppm范圍內(nèi)，如果氯含量以Cl元素計超過100ppm，燒結(jié)體密度也會受到損害。
當(dāng)鐵氧體原料階段S和Cl含量均分別限于上述范圍內(nèi)時，燃燒之后鐵氧體燒結(jié)體內(nèi)硫含量以S元素計會不高于100ppm，而氯鐵氧體燒結(jié)體內(nèi)含量以氯元素計會不高于25ppm。對于Ag被用作產(chǎn)品內(nèi)導(dǎo)體的情況下，如果鐵氧體燒結(jié)體內(nèi)硫含量以S元素計超過100ppm，則擴(kuò)散入磁性物質(zhì)內(nèi)的Ag增加，這樣其電感及溫度特性均受損。如果氯含量以Cl元素計超過25ppm，則燒結(jié)體密度和溫度特性亦會受損。
通過采用紅外檢測器分析在氧氣氛下使硫燃燒和氧化轉(zhuǎn)化成的SO2則可以測定硫含量。另一方面，通過用蒸汽蒸餾法提取Cl，并測定提取液的吸收率，可以測定氯含量。
混合粉末暫時性燃燒時，以X射線衍射儀測定不同溫度下暫時性燃燒的若干份粉末，這樣可以選擇尖晶石型合成比例最高的暫時性燃燒溫度。這里，尖晶石型合成比例意味著以粉末X射線衍射測定，將尖晶石型鐵氧體(311)平面的峰值強(qiáng)度(Isp311)、α-Fe2O3(104)平面的峰值強(qiáng)度(IFe104)、CuO(111)平面的峰值強(qiáng)度(ICu111)代入下面公式所求出的值。此外X射線衍射是在Cu源、40kV電壓、40mA電流、和2°/分掃描速度的諸條件下進(jìn)行測定。 如果尖晶石型合成比例低于96％，則殘留很多鐵氧體構(gòu)成元素化合物，這樣燒結(jié)體密度較低。因此，優(yōu)選尖晶石型合成比例不低于96％，更優(yōu)選不低于99％。
鐵氧體組合物成分的范圍在本發(fā)明中要加以限制，其原因如下如果主要成分Fe2O3在25-52mol％的范圍以外，則燒結(jié)密度變低引起比滲透性Q、IR(絕緣電阻)等受損。如果ZnO超過40mol％，則Q降低，由此居里溫度(磁性轉(zhuǎn)變溫度)變得不高于100℃，這種情況不可取。
如果CuO超過20mol％，則Q降低。此外，如果以CuO含量超過20mol％的鐵氧體材料制復(fù)合多層部件，則CuO或ZnO沉積在其與電容器材料之類不同材料的結(jié)合表面上，這樣IR便降低。如果NiO超過65mol％，則該鐵氧體材料不能在不高于Ag熔點的溫度下燒結(jié)。如果以MgO替代部分NiO，則溫度特性改善，而燒結(jié)體密度或比滲透性保持不變。但是，如果MgO超過15mol％，則燒結(jié)體密度或比滲透性均受損，因此，MgO含量優(yōu)選不高于15mol％。此外，其它Co、Mn等的氧化物可以占整個材料的約2wt％或更少。
上述Fe2O3、NiO、CuO、ZnO和MgO的組合物可以用以玻璃珠法為基礎(chǔ)的熒光X射線分析來進(jìn)行測定。
因此，不使用任何添加劑可以獲得提供高密度的鐵氧體材料，而該材料盡管密度高，卻有低的溫度特性值。此外，由該鐵氧體材料組成的鐵氧體芯和多層芯片部件，在抗?jié)裥院蜏囟忍匦苑矫鏄O好。而且，燒結(jié)體密度或電感的耗散可以降低。第一實施方案的實施例本發(fā)明的實施例描述如下。分別將原料稱重配制燃燒之后含49.0mol％Fe2O3、25.0mol％NiO、12.0mol％CuO和14.0mol％ZnO的組合物。在實施例1和2以及比較例3中，以MgO代替部分NiO，分別稱重各原料，配制含49.0mol％Fe2O3、20.0mol％NiO、5mol％MgO、12.0mol％CuO和14.0mol％ZnO的組合物。采用球磨機(jī)，將各原料與純水濕混合，并用噴霧干燥器干燥。然后，將該混合物粉末在700℃到800℃臨時燃燒10小時，之后用球磨機(jī)將該暫時性燃燒的粉末以純水淘洗研碎，再用噴霧干燥器干燥。
將10重量份的聚乙烯醇加入到100重量份由此獲得的研細(xì)粉末中，并制成顆粒。然后將該顆粒模壓成環(huán)形。將此模壓物件于880℃燃燒2小時，由此獲得燒結(jié)體。由燒結(jié)體的重量和尺寸計算出其密度。其比滲透性μi和Q值測定如下。即，將銅制金屬線繞于環(huán)形件上，繞20圈。在測量頻率10MHz和測量電流0.5mA條件下，使用LCR儀測定電感和Q值。由下面公式得出比滲透性μi(比滲透性μi)＝(le×L)/(μo×Ae×N2)le磁通道長度、L樣品的電感、μo真空中的滲透性、Ae樣品截面積、N線圈圈數(shù)。
接著，制造多層芯片電感器。將4重量份的乙基纖維素和78重量份的萜品醇加入到100重量份的研細(xì)粉末中，借助三輥磨將其捏合，以便制備磁性物質(zhì)層膏料。另一方面，將2.5重量份的乙基纖維素和40重量份的萜品醇加入100重量份的平均粒度0.6μm的Ag中，用三輥磨將其捏和，以便制備內(nèi)電極膏料，將由此獲得的磁性層膏料和內(nèi)電極膏料交替地印刷，使之相互疊壓，并于850℃燃燒2小時，于是獲得多層芯片電感器。
該3216型(3.2mm長，1.6mm寬)多層芯片電感器其尺寸是3.2mm×1.6mm×1.2mm，圈數(shù)設(shè)定為9.5。然后，于600℃燃燒，在該多層芯片電感器的端部形成外電極。采用LCR儀方法，在測量頻率10MHz和測量電流0.1mA條件下測定電感L和Q值。
在測定頻率1MHz時測定25℃的電感和85℃的電感，以25℃電感作為參考所測出的變化比率，作為各環(huán)形件和各多層芯片電感器的電感溫度特性值。
順便指出，通過選擇有不同S含量和不同Cl含量的原料，可以獲得所希望的S和Cl含量。
該結(jié)果列于表1中。


從表1明顯看出，當(dāng)原料階段的硫含量以S元素計低于300ppm時，如比較例1和2所示，環(huán)形件的燒結(jié)體密度低至不高于4.85g/cm3，而多層芯片電感器的燒結(jié)體密度不高于5.15g/cm3，因此，該燒結(jié)體密度未達(dá)到能保證抗?jié)裥灾怠?br> 當(dāng)原料階段其硫含量以S元素計超過900ppm時，如比較例4所示，其溫度特性值增大，環(huán)形件和多層芯片電感器二者均不低于4％。
當(dāng)原料階段氯含量以Cl元素計超過100ppm時，如比較例1和3所示，環(huán)形件的燒結(jié)體密度低至不高于4.85g/cm3，而多層芯片電感器不高于5.15g/cm3。因此，該燒結(jié)體密度未達(dá)到能保證其抗?jié)裥灾怠?br> 另一方面，當(dāng)鐵氧體燒結(jié)體中硫含量以S元素計超過100ppm時，如比較例4所示，其溫度特性值增大，環(huán)形件和多層芯片電感器二者均不低于4％。
當(dāng)含MgO的燒結(jié)體中氯含量以Cl元素計超過25ppm時，如比較例3所示，環(huán)形件的燒結(jié)體密度低至不高于4.85g/cm3，而多層芯片電感器不高于5.15g/cm3。因此，該燒結(jié)體密度未達(dá)到能保證其抗?jié)裥灾怠?br> 當(dāng)不含MgO的燒結(jié)體中氯含量以Cl元素計低于10ppm時，如實施例6所示，其燒結(jié)體密度滿足保證抗?jié)裥灾?。因此，無論環(huán)形件還是多層芯片電感器都有極好的電磁性能和溫度特性。
因此，應(yīng)明確，如果鐵氧體材料符合本發(fā)明限定的范圍，則對于環(huán)形件而言，燒結(jié)體密度不低于4.85g/cm3，對于多層芯片電感器而言不低于5.15g/cm3，同時溫度特性限于±3％之內(nèi)。
下面參照圖1，說明有關(guān)本發(fā)明使用的由49mol％Fe2O3、17mol％NiO、9mol％CuO和25mol％ZnO組成的鐵氧體所制得的LC復(fù)合多層部件進(jìn)行說明。
圖1所示LC復(fù)合部件1，由陶瓷介電層21和內(nèi)電極層25相互疊壓構(gòu)成的電容器部分2，以及陶瓷磁性物質(zhì)層31和內(nèi)導(dǎo)體35相互疊壓構(gòu)成的電感器部分3結(jié)合在一起制成的。外電極51形成在LC復(fù)合部件1的表面上。
順便指出，電容器部分2和電感器部分3可以有常規(guī)已知結(jié)構(gòu)。電容器部分2和電感器部分3各自大致形成長方形。該LC復(fù)合部件1的尺寸并不具體加以限制，但可根據(jù)應(yīng)用適當(dāng)設(shè)定。該LC復(fù)合部件1的尺寸可以為大約1.6-10.0mm×0.8-15.0mm×1.0-5.0mm。
構(gòu)成電感器部分3的陶瓷磁性物質(zhì)層31由本發(fā)明的鐵氧體材料組成。也就是說，將本發(fā)明的鐵氧體材料與乙基纖維素等粘合劑和萜品醇或丁基卡必醇等溶劑捏合制成磁性物質(zhì)層的膏料，再將其與內(nèi)電極膏料交替地印刷并疊壓在一起，由此形成電感器部分3。該磁性物質(zhì)層膏料中粘合劑及溶劑含量并無限制，例如可設(shè)定粘合劑含量為1wt％-5wt％，而設(shè)定溶劑含量大致為10wt％-50wt％。
此外，電感器部分3可以使用陶瓷磁性物質(zhì)層片材制成。就是說，將本發(fā)明鐵氧體材料與含聚乙烯醇縮丁醛或丙烯酸樹脂作為主要成分的粘合劑、和甲苯或二甲苯等溶劑在球磨機(jī)中捏合形成的漿料，以刮漿刀法等涂于聚酯膜之類上，使之干燥獲得磁性物質(zhì)層片材。
該磁性物質(zhì)層片材中粘合劑含量并無限制，例如粘合劑含量可以設(shè)定為大約1-5wt％范圍內(nèi)。
含在電感器部分3的內(nèi)電極35中的導(dǎo)電材料并無具體限制。但優(yōu)選該內(nèi)電極35由主要含低電阻Ag的導(dǎo)電材料制成，以獲得電感器適宜的Q值。通常使用Ag、Ag合金、Cu、Cu合金等。內(nèi)電極35各層為橢圓形，保證內(nèi)電極35相鄰層之間有螺旋形導(dǎo)電作用。因此，該內(nèi)電極35形成封閉磁通線圈(纏繞成圖形)。外電極51被連于封閉磁通線圈的相對兩端上。
在這種情況下，纏繞成圖形，也就是說內(nèi)導(dǎo)體35的封閉磁通道形狀可以制成各種圖形。其圈數(shù)可以根據(jù)應(yīng)用而適當(dāng)選擇。此外，電感器部分3中各零件的尺寸等并無限制，但可根據(jù)其應(yīng)用而適當(dāng)選擇。
另外，通常要對內(nèi)導(dǎo)體35進(jìn)行設(shè)計，使其厚度約為3μm-50μm，繞線螺距約10μm-400μm，而圈數(shù)約1.5-50.5。另一方面，對磁性層31也進(jìn)行設(shè)計，使其基本厚度約100μm-500μm，而各內(nèi)導(dǎo)體35和35之間的磁性層厚度約10μm-100μm。
用于電容器部分2中陶瓷介電層21的材料無限制。雖然各種介電材料均可利用，但優(yōu)選使用二氧化鈦介電材料，因其燃燒溫度低。此外，鈦酸鹽復(fù)合氧化物、鋯酸鹽復(fù)合氧化物，或其混合物也可以使用。另外，為了降低燃燒溫度也可以含硼硅酸鹽玻璃之類的玻璃。
具體來說，含NiO、CuO、Mn3O4、Al2O3、MgO、SiO2等、特別是含CuO的二氧化鈦等，根據(jù)需要，也可用作氧化鈦介電材料；BaTiO3、SrTiO3、CaTiO3、MgTiO3或其混合物可用作鈦酸鹽復(fù)合氧化物；而BaZrO3、SrZrO3、CaZrO3、MgZrO3或其混合物可用作鋯酸鹽復(fù)合氧化物。
此外，如果不使用混合材料，例如可使用非磁性Zn鐵氧體等。
由電容器部分2的陶瓷介電層21所用的材料與各種粘合劑和溶劑捏合所得的膏料，可以與內(nèi)電極膏料交替地印刷和疊合在一起。含在該介電層膏料中的粘合劑和溶劑的含量并無限制。例如，粘合劑含量可以設(shè)定為1-5wt％，溶劑含量可設(shè)定為約10-50wt％。
此外，電容器部分2可以由介電層片材制成。也就是說，將介電材料與各種粘合劑及溶劑用球磨機(jī)捏合后形成的漿液，以刮漿刀等方式涂布于聚酯膜等材料上，使之干燥形成介電層片材。將該介電層片材與內(nèi)電極膏料交替地疊壓在一起，由此形成電容器部分2。該介電層片材中粘合劑含量并無限制，例如粘合劑含量可設(shè)定為約1-5wt％。
組成電容器部分2的內(nèi)電極層25所用導(dǎo)電材料亦無具體限制。該導(dǎo)電材料可選自Ag、Pt、Pd、Au、Cu、Ni、含至少一種這些所述金屬的合金，例如Ag-Pd合金等。特別優(yōu)選Ag、Ag合金，例如Ag-Pd合金等。
電容器部分2中各零件的尺寸并無具體限制，但可根據(jù)其應(yīng)用領(lǐng)域等適當(dāng)選擇。順便說來，介電層21的層數(shù)為1-100，每個介電層厚度為10-150μm，而內(nèi)電極層25每層的厚度為3-30μm。
對外電極51所用導(dǎo)電材料并無具體限制，該導(dǎo)電材料可選自Ag、Pt、Pd、Au、Cu、Ni、含至少一種這些所述金屬的合金，例如Ag-Pd合金等。對該外電極51的形狀、尺寸等亦無具體限制，但可根據(jù)其目的和應(yīng)用領(lǐng)域適當(dāng)決定。厚度通常約為3-200μm。
內(nèi)導(dǎo)體膏料、內(nèi)電極膏料和外電極膏料，是通過將上述各種導(dǎo)電金屬或合金，或者由燃燒之后形成上述導(dǎo)電材料的各種氧化物、有機(jī)金屬化合物、樹脂酸鹽等分別與上述各種粘合劑和溶劑一起捏合制成。
當(dāng)制造LC復(fù)合部件1時，例如首先將磁性物質(zhì)層膏料和內(nèi)導(dǎo)體膏料印刷并疊合于PET等(聚對苯二甲酸乙二醇酯)襯底上，形成電感器部分。再將介電層膏料和內(nèi)電極膏料印刷并疊合于該電感器部分上，形成電容器部分。此外，可以先形成電容器部分然后在其上形成電感器部分。另外，可按如下所述制造未燒結(jié)(green chip)的芯片。就是說，用磁性物質(zhì)層膏料和介電層膏料形成未燒結(jié)片材，將內(nèi)導(dǎo)體膏料和內(nèi)電極層膏料在該未燒結(jié)片材上印刷之后，這些膏料可以疊合形成未燒結(jié)芯片。這種情況下，與磁性物質(zhì)層相鄰的介電層可以直接印刷上。
接著，可將外電極膏料印刷或轉(zhuǎn)印到該未燒結(jié)芯片上。磁性物質(zhì)層膏料、內(nèi)導(dǎo)體膏料、介電層膏料、內(nèi)電極層膏料和外電極膏料被一起同時燃燒。
此外，可在外電極膏料印刷或轉(zhuǎn)印于未燒結(jié)芯片上并燃燒之前，將該未燒結(jié)芯片燃燒。
優(yōu)選燃燒溫度設(shè)定于800℃-930℃，尤其是850℃-900℃。如果燃燒溫度低于800℃，則燃燒不完全，相反，如果燃燒溫度超過930℃，則內(nèi)電極材料會擴(kuò)散入鐵氧體材料中，這樣電磁性能便顯著降低。此外，優(yōu)選燃燒時間設(shè)定為0.05-5小時，尤其是0.1-3小時。燃燒于氧分壓PO2＝1％-100％條件下進(jìn)行。
此外，對于燃燒外電極的燃燒溫度通常約為500-700℃，燃燒時間通常為約10分鐘至3小時。燃燒通常在空氣中進(jìn)行。
根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選在燃燒時或燃燒后比大氣中有更多過剩氧的氣氛下進(jìn)行熱處理。
由于在含過剩氧氣氛下進(jìn)行熱處理，被淀積的物質(zhì)，或已以Cu、Zn等金屬形式，或以Cu2O、Zn2O等低電阻氧化物形式淀積的物質(zhì)，可以以CuO、ZnO等高電阻和實際上無害的氧化物形式淀積。為此，零件的電路電阻得到更大改善。
此外，優(yōu)選熱處理在最后燃燒時或最后燃燒后進(jìn)行。
例如，當(dāng)未燒結(jié)芯片與外電極同時燃燒時，預(yù)定的熱處理優(yōu)選在這樣的燃燒時，或這樣的燃燒之后進(jìn)行。另一方面，當(dāng)外電極在未燒結(jié)芯片燃燒后再燃燒時，預(yù)定的熱處理優(yōu)選在外電極燃燒時，或在外電極燃燒之后進(jìn)行。順便指出，如后一情況所示燃燒進(jìn)行兩次時，根據(jù)情況，熱處理可在未燒結(jié)芯片燃燒時，或燃燒后進(jìn)行。
熱處理氣氛的氧分壓為20.8-100％，更優(yōu)選50-100％，最優(yōu)選100％。
順便指出，如果氧分壓低于上述20.8％，則限制Cu、Zn、Cu2O、Zn2O等淀積的能力降低。
在過剩氧氣氛下進(jìn)行的熱處理通常在未燒結(jié)芯片燃燒的同時，或外電極燃燒的同時進(jìn)行。因此，該熱處理溫度，持續(xù)時間等條件，與未燒結(jié)芯片燃燒條件，或外電極燃燒條件相似。如果單獨(dú)只進(jìn)行熱處理時，優(yōu)選熱處理溫度設(shè)定為550℃-900℃，尤其是650℃-800℃，而持續(xù)時間設(shè)定為0.5-2小時，尤其是1-1.5小時。
順便說來，LC復(fù)合部件之外的復(fù)合多層部件，也可以按上述方式制造。
外電極與印刷電路板焊接，因此，由此制造的LC復(fù)合部件等復(fù)合多層部件被裝配于印刷電路板上，被用于各種電子設(shè)備等上。
磁性物質(zhì)層31中的硫含量，可按如下所述方法進(jìn)行分析。即將磁性物質(zhì)層分離開、粉碎，然后在氧氣氛下氧化燃燒，由紅外檢測器分析轉(zhuǎn)化的SO2。另一方面，用蒸汽蒸餾法從細(xì)粉碎的樣品中提取Cl，并測定提取液的吸收率，從而測定其氯含量。此外，磁性物質(zhì)層中的Fe2O3、NiO、CuO、ZnO和MgO組成，可以采用以玻璃珠法為基礎(chǔ)的熒光X射線分析法來測定。
根據(jù)本發(fā)明的低溫?zé)Y(jié)且高性能的鐵氧體材料，由Fe-Ni-Cu-Zn-Mg鐵氧體材料構(gòu)成。其中原料階段鐵氧體的硫含量以S元素計設(shè)定為300ppm-900ppm，而在鐵氧體原料階段氯含量以Cl元素計設(shè)定為不高于100ppm，而燃燒之后鐵氧體燒結(jié)體中硫含量以S元素計設(shè)定為不高于100ppm，鐵氧體燒結(jié)體中的氯含量以Cl元素計設(shè)定為不高于25ppm。由此不使用任何添加劑便可獲得能提供高密度的鐵氧體材料，并且該材料盡管密度高，卻有較小溫度特性值。此外，由該鐵氧體材料制成的鐵氧體芯件及多層芯片部件，其抗?jié)裥约皽囟忍匦詷O好。并且，燒結(jié)體密度、或電感的耗散均可降低。
本發(fā)明的低溫?zé)Y(jié)且高性能的鐵氧體材料，由Fe-Ni-Cu-Zn鐵氧體材料構(gòu)成，其中鐵氧體原料階段的硫含量以S元素計設(shè)定為300ppm-900ppm，而在鐵氧體原料階段氯含量以Cl元素計設(shè)定為不高于100ppm，而燃燒之后鐵氧體燒結(jié)體中硫含量以S元素計設(shè)定為不高于100ppm，而鐵氧體燒結(jié)體中的氯含量以Cl元素計設(shè)定為少于10ppm。由此，不使用任何添加劑便可獲得能提供高密度的鐵氧體材料，盡管密度高，該材料卻有較小溫度特性值。此外，由該鐵氧體材料制成的鐵氧體芯件和多層芯片部件，其抗?jié)裥院蜏囟忍匦詷O好。
此外，使用組成為25-52mol％Fe2O3、40mol％或其以下的ZnO、20mol％或其以下的CuO、65mol％或其以下的NiO、其余為MgO的鐵氧體材料，而不使用任何添加劑，便可提供低溫燃燒且高性能的鐵氧體材料，該材料密度高、Q值高、IR值高、比滲透性極好、而且溫度特性極好。
若芯片電感器或片珠部件由上述鐵氧體材料制成，則該部件的抗?jié)裥约皽囟忍匦跃鶚O好。
若帶有電感器部分的復(fù)合部件由上述鐵氧體材料制成，則可獲得其中電感器部分的抗?jié)裥院蜏囟忍匦跃鶚O好的復(fù)合部件。
若鐵氧體芯件是由上述鐵氧體材料制成，則可獲得抗?jié)裥院蜏囟忍匦跃鶚O好的鐵氧體芯件。第二實施方案根據(jù)本發(fā)明，陶瓷電感器用的鐵氧體材料中，鎳化合物的比表面積和S含量均分別預(yù)先加以設(shè)定。因此，可不使用任何添加劑而獲得高密度的鐵氧體，并且盡管密度高，其溫度特性值卻較低。由該鐵氧體材料制得的鐵氧體芯件和多層芯片部件有極好的抗?jié)裥院蜏囟忍匦浴６移錈Y(jié)體密度或電感的耗散也可以降低。
鐵氧體材料一般通過將鐵化合物和其它鐵氧體構(gòu)成元素化合物混合，然后將其暫時性地燃燒而獲得。該暫時性燃燒工藝中，眾所周知形成尖晶石型晶體的固相反應(yīng)比例、根據(jù)鐵氧體粉末中S或Cl含量的不同而有所變化。由于該反應(yīng)比例不同，因此造成原料或中間產(chǎn)物殘留，或者因原料離析或中間產(chǎn)物熱離解而引起相破壞。結(jié)果該粉末組合物不均勻，對燒結(jié)體密度或磁性能均有不良影響。
人們也知道，暫時性燃燒之后研細(xì)該粉末所獲得的粉末中，S或Cl殘留含量會影響磁性能。所述S或Cl含于鐵氧體構(gòu)成元素化合物中。
本發(fā)明人根據(jù)這一常識進(jìn)行探查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過對鐵氧體材料中鎳化合物的比表面積和S含量加以調(diào)節(jié)，即使不使用任何添加劑也能提供高密度的鐵氧體材料，該材料盡管密度高，但其溫度特性值卻較低。
本發(fā)明的該鐵氧體材料具體描述如下。首先，以Fe2O3、NiO、CuO、ZnO和MgO之類鐵氧體構(gòu)成元素化合物用作原料，將其按燃燒之后的組成稱重配制，并以球磨機(jī)等將其與純水濕混合。
用噴霧干燥器等將該濕混合物干燥，然后暫時性地進(jìn)行燃燒。以球磨機(jī)之類將已暫時性燃燒的混合物與純水淘洗研細(xì)。該研細(xì)的混合物再用噴霧干燥器之類加以干燥，由此獲得鐵氧體粉末。此時，以比表面積為1.0-10m2/g，硫含量以S元素計為100ppm-1000ppm的原料作為鎳化合物。
如果鎳化合物的比表面積小于1.0m2/g，那么即使其暫時性燃燒之后，該鎳化合物也不呈固溶態(tài)。因此，鐵氧體構(gòu)成元素化合物會殘留，從而燒結(jié)體密度值會低于保證其抗?jié)裥缘?.85g/cm3值。另一方面，當(dāng)鎳化合物比表面積大于10m2/g時，該粉末很難加工，因當(dāng)該粉末與水混合時，該粉末很輕只能浮在水面上，因此混合效率受到損失。結(jié)果由于該鎳化合物在粉末濕混合階段的不良分散，而使之暫時性燃燒之后很難呈固溶態(tài)。鐵氧體構(gòu)成元素化合物殘留下來，而使燒結(jié)體密度低于4.85g/cm3，從而不能保證其抗?jié)裥浴?br> 即使比表面積為1.0m2/g-10m2/g，但若S含量低于100ppm，燒結(jié)體密度也會低至不能保證抗?jié)裥缘某潭?。相反，若S含量超過1000ppm，燒結(jié)體密度變得很高，但Ag擴(kuò)散或Cu離析增加，致使電感或溫度特性均受破壞。
本文中，溫度特性值表示以25℃的電感值作參考，于25℃所測電感值與85℃所測電感值之間該值的變化比例。所述溫度特性值要求在±3％范圍內(nèi)，更優(yōu)選±2％以內(nèi)。因此為了充分滿足溫度特性值限于±2％之內(nèi)，而燒結(jié)體密度為4.85g/cm3之條件，更優(yōu)選鎳化合物的比表面積為2-5m2/g，而硫含量以S元素計為250ppm-700ppm。
順便指出，所述比表面積可用BET法測定。此外，硫含量可分析如下，即在氧氣氛下，將作為原料的鎳化合物氧化燃燒，以紅外檢測器分析轉(zhuǎn)化的SO2。
在混合粉末的暫時性燃燒工藝中，為了獲得最佳暫時性燃燒溫度，以X射線衍射儀測定于不同溫度下暫時性燃燒后的若干份粉末樣品，由此選擇出合成尖晶石型比例最高的暫時性燃燒溫度。
本文中，所述尖晶石型合成比例，表示以粉末X射線衍射中的尖晶石型鐵氧體(311)平面的峰值強(qiáng)度(Isp311)、α-Fe2O3(104)平面的峰值強(qiáng)度(IFe104)、和CuO(111)平面的峰值強(qiáng)度(ICu111)代入下面公式所求出的值。此外，該X射線衍射是在Cu源、電壓40kV、電流40mA、及掃描速度2°/分條件下測定的。
如果尖晶石型合成比例低于96％，則大量鐵氧體構(gòu)成元素化合物殘留，使燒結(jié)體密度變低。因此優(yōu)選尖晶石型合成比例不低于96％，更優(yōu)選不低于99％，據(jù)此確定最佳溫度。
本發(fā)明中，鑒于下述原因，鐵氧體成分含量范圍要加以限制。
如果主要成分Fe2O3含量在25-52mol％以外，燒結(jié)體密度達(dá)不到4.85g/cm3，并低至引起比滲透性、Q、絕緣電阻IR等指標(biāo)受損。
如果ZnO超過40mol％，則Q降低，致使居里溫度不高于100℃，這種情況也不可取。
如果CuO超過20mol％，則Q降低。此外，若鐵氧體材料用于復(fù)合多層部件，CuO或ZnO會淀積于電容器材料等不同材料的結(jié)合表面處，因此IR降低。
如果NiO超過65mol％，則鐵氧體材料不能在不高于Ag熔點的溫度下燒結(jié)。如果NiO低于1％，則絕緣電阻IR受損。
當(dāng)MgO取代NiO的一部分時，其溫度特性改善，而保持燒結(jié)體密度和比滲透性不變。但是，如果MgO超過15mol％，則燒結(jié)體密度或比滲透性會受損，因此優(yōu)選MgO含量不高于15mol％。
此外，其它Co、Mn等氧化物，可占總體約2wt％或更少。Co和Mn之類元素不會改善燒結(jié)體密度，但Co改善Q值，而Mn改善絕緣電阻IR。第二實施方案的實施例本發(fā)明實施例描述如下。將鐵氧體構(gòu)成元素化合物稱重配制，要使其燃燒之后其組成如下49.0mol％的Fe2O3、25.0mol％的NiO、12.0mol％的CuO和14.0mol％的ZnO。借助球磨機(jī)將這些化合物與純水濕混合，再以噴霧干燥器干燥。順便要指出的是，此外作為原料用的氧化鎳其比表面積為1-71m2/g，而硫含量以S元素計為0-1130ppm。
接著于700-800℃將該混合粉末暫時性燃燒10小時，之后用球磨機(jī)將暫時燃燒過的粉末以純水淘洗研磨，再用噴霧干燥器干燥。將10重量份的聚乙烯醇加入到由此獲得的100重量份的研細(xì)粉末中。然后將該粉末制成顆粒，并模壓成環(huán)形件。
將該模壓件于880℃燃燒2小時，以獲得燒結(jié)體。燒結(jié)體密度可由燒結(jié)體重量和尺寸計算出。此外，比滲透性μi和Q測定如下。就是說將銅線繞于環(huán)形件上繞20圈。用LCR儀在測定頻率10MHz、而測定電流0.5mA條件下測出電感和Q值。用下述公式求出比滲透性(比滲透性μi)＝(le×L)/(μo×Ae×N2)le磁通道長度，L樣品電感，μo真空中滲透性，Ae樣品截面積，N線圈的圈數(shù)接著制造多層芯片電感器。將4重量份的乙基纖維素和78重量份萜品醇加入到100重量份的研細(xì)粉末中，并用三輥磨捏合，制備出磁性物質(zhì)層膏料。另一方面，將2.5重量份的乙基纖維素，和40重量份的萜品醇加入到平均粒度0.6μm的100重量份的Ag中，并以三輥磨捏合，由此制備出內(nèi)電極膏料，將由此制得的磁性物質(zhì)層膏料和內(nèi)電極膏料交替地印刷，以使之相互疊合，并于850℃燃燒2小時，由此獲得多層芯片電感器。
該3216型(3.2mm長，1.6mm寬)多層芯片電感器其尺寸為3.2mm×1.6mm×1.2mm，圈數(shù)設(shè)定為5.5。接著在600℃燃燒，在該多層芯片電感器的兩端部形成外電極。借助LCR儀法，在測定頻率10MHz，和測定電流0.1mA條件下測定電感L和Q值。
在測定頻率1MHz條件下，測定25℃下電感和85℃電感，以25℃下的電感作為參照，其電感變化比例作為各環(huán)形件和各多層芯片電感器的電感溫度特性值。
該結(jié)果列于表2。


從表2明顯看出，應(yīng)優(yōu)選鎳化合物的比表面積在1.0-10m2/g范圍內(nèi)，而其硫含量以S元素計在100ppm-1000ppm范圍內(nèi)。如果不在此范圍內(nèi)，從比較例1-6明顯看出，對于環(huán)形件而言，其燒結(jié)體密度低于4.85g/cm3，而對于芯片電感器而言，低于5.15g/cm3，這樣其抗?jié)裥圆豢赡鼙ＷC。
此外，如比較例7所示，若鎳化合物中S含量超過1000ppm，其燒結(jié)體密度可以達(dá)到保證抗?jié)裥灾担珳囟忍匦灾祬s增大超過±3％。
應(yīng)明確，滿足本發(fā)明定義的鐵氧體材料，對于環(huán)形件而言，可提供不低于4.85g/cm3，的燒結(jié)體密度值，對于芯片電感器而言，可提供不低于5.15g/cm3的燒結(jié)體密度值，而溫度特性值均限于±3％之內(nèi)。
尤其是在鎳化合物的比表面積為2-5m2/g，其硫含量以S元素計為250ppm-750ppm的情況下，可以獲得更佳燒結(jié)體密度及更佳溫度特性，如實施例3、4、5、7和8所示。
下面參考圖1，介紹有關(guān)使用本發(fā)明含49mol％的Fe2O3、25mol％的ZnO、9mol％的CuO和17mol％的NiO的鐵氧體制造的LC復(fù)合多層部件的情況。
如圖1所示的LC復(fù)合部件1，由電容器部分2和電感器部分3集合而成，所述電容器部分2由陶瓷介電層21和內(nèi)電極層22相互疊壓而成，而所述電感器部分3由陶瓷磁性物質(zhì)層31和內(nèi)導(dǎo)體32相互疊壓而成。外電極41形成于LC復(fù)合部件1的表面上。
順便指出，電容器部分2和電感器部分3可以是常規(guī)已知結(jié)構(gòu)。各電容器部分2和電感器3通常大體形成長方型。LC復(fù)合部件1的尺寸并無具體限制，但可以根據(jù)其具體應(yīng)用而適當(dāng)設(shè)定。該LC復(fù)合部件1的尺寸約為1.6-10.0mm×0.8-15.0mm×1.0-5.0mm。
電感器部分3的陶瓷磁性物質(zhì)層31由本發(fā)明的鐵氧體材料組成。也就是說將本發(fā)明的鐵氧體材料與乙基纖維素等粘合劑和萜品醇、丁基卡必醇等溶劑一起捏合，獲得磁性物質(zhì)層膏料，將其與內(nèi)電極膏料交替地印刷，并疊合，由此可形成電感器部分3。該磁性物質(zhì)層膏料中粘合劑和溶劑含量并無限制。例如粘合劑含量可設(shè)定為1-5wt％，而溶劑含量可以設(shè)定為約10-50wt％。
此外，電感器部分3可以由陶瓷磁性物質(zhì)層片材制成。也就是說，將本發(fā)明的鐵氧體材料與含聚乙烯醇縮丁醛或丙烯酸樹脂為主要成分的粘合劑和甲苯或二甲苯等溶劑在球磨機(jī)中捏合形成漿液，將其以刮漿刀法等涂布于聚酯膜之類材料上，使之干燥獲得磁性物質(zhì)層片材。該磁性物質(zhì)層片材中的粘合劑含量并無限制，例如可以設(shè)定為約1-5wt％。
構(gòu)成電感器部分3的內(nèi)電極32的導(dǎo)體材料并無具體限制，但優(yōu)選該內(nèi)電極32以主要由低電阻Ag組成的導(dǎo)電材料構(gòu)成，以便獲得電感器相宜的Q值。通常使用Ag、Ag合金、Cu、Cu合金等。內(nèi)電極32各層均為橢圓形，內(nèi)電極32相鄰各層之間確保有螺旋導(dǎo)電作用。因此內(nèi)電極32形成閉合磁通線圈(繞纏成圖形)，外電極41則連于閉合磁通線圈相對的兩端上。
這種情況下，纏繞成圖形，即內(nèi)導(dǎo)體32的閉合磁通道形狀可以制成各種不同圖形。其圈數(shù)可根據(jù)其具體應(yīng)用適當(dāng)選擇。此外，該電感器3中各零件的尺寸等并無限制，但可根據(jù)具體應(yīng)用而適當(dāng)選擇。
順便指出，該內(nèi)導(dǎo)體32通常要特別進(jìn)行設(shè)計，以使其厚度約為3-50μm，纏繞螺距約為10-400μm，圈數(shù)約為1.5-50.5。另一方面，磁性層31也要特別設(shè)計，使之基本厚度為100-500μm，而各內(nèi)導(dǎo)體32和32之間的磁性層厚度約為10-100μm。
電容器部分2所用的陶瓷介電層21的材料并無具體限制。雖然各種介電材料都可用，但優(yōu)選采用氧化鈦介電材料，因其燃燒溫度低。此外，鈦酸鹽復(fù)合氧化物、鋯酸鹽復(fù)合氧化物或其混合物均可用。另外，為了降低燃燒溫度，該材料可以含硼硅酸鹽玻璃之類的玻璃材料。
具體來說，根據(jù)需要含NiO、CuO、Mn3O4、Al2O3、MgO、SiO2等的TiO2，特別是含CuO的TiO2可用作二氧化鈦介電材料；BaTiO3、SrTiO3、CaTiO3、MgTiO3或其混合物可用作鈦酸鹽復(fù)合氧化物；BaZrO3、SrZrO3、CaZrO3、MgZrO3或其混合物可用作鋯酸鹽復(fù)合氧化物。此外，如果不使用混合材料，例如可使用非磁性Zn鐵氧體等。
將電容器部分2的陶瓷介電層21所用材料，與各種粘合劑及溶劑一起捏合所獲得的介電層膏料，與內(nèi)電極膏料交替地印刷并疊合。該介電層膏料中所含活化劑及溶劑含量并無限制。例如粘合劑含量可設(shè)定為1-5wt％，而溶劑含量可設(shè)定為約10-50wt％。
此外，電容器部分2還可以使用介電層片材制成。就是說，在球磨機(jī)中，使介電材料與各種粘合劑和溶劑捏合形成漿液，將其用刮漿刀之類方法涂布于聚酯膜等材料上，并使其干燥獲得介電層片材。將該介電層片材與內(nèi)電極膏料交替地疊壓在一起，由此形成電容器部分2。該介電層片材中的粘合劑含量并無限制，例如該含量可以設(shè)定為約1-5wt％。
組成電容器部分2中內(nèi)電極層22的導(dǎo)電材料并無具體限制。該導(dǎo)電材料可以選自Ag、Pt、Pd、Au、Cu、Ni、含至少一種所述金屬的合金，例如Ag-Pd合金等。尤其是優(yōu)選Ag、Ag合金，例如Ag-Pd合金等。
電容器部分2中的各零件尺寸并無具體限制，但可以根據(jù)其具體應(yīng)用等適當(dāng)選擇。順便指出，介電層21的層數(shù)為1-100，其每層厚度為10-150μm，而內(nèi)電極層22的每層厚度為約3-30μm。
對外電極41所用的導(dǎo)電材料并無具體限制，所述導(dǎo)電材料可選自Ag、Pt、Pd、Au、Cu、Ni、含至少一種所述金屬的合金，例如Ag-Pd合金等。外電極41的形狀、尺寸等亦無具體限制，但可根據(jù)其具體目的或應(yīng)用來適當(dāng)確定。其厚度通常約為3-200μm。
內(nèi)導(dǎo)體膏料、內(nèi)電極膏料和外電極膏料，可由上述各種導(dǎo)電金屬或合金分別與上述各種粘合劑及溶劑一起捏合制造，或?qū)⑷紵竽茏兂缮鲜鰧?dǎo)電材料的各種氧化物、有機(jī)金屬化合物、樹脂酸鹽等與之捏合制造。
當(dāng)制造LC復(fù)合部件1時，例如可首先將磁性物質(zhì)層膏料和內(nèi)導(dǎo)體膏料印刷，并疊壓于PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)等襯底上，由此形成電感器部分3。再將介電層膏料和內(nèi)電極膏料印刷并疊壓于該電感器部分3上，形成電容器部分2。此外，電容器部分2可以在電感器部分3于其上形成之前先形成。
順便指出，可如下所述制成未燒結(jié)芯片，就是說，采用磁性物質(zhì)層膏料和介電層膏料形成未燒結(jié)片材，將內(nèi)導(dǎo)體膏料和內(nèi)電極層膏料印刷于該未燒結(jié)片材上之后，這些膏料可以疊壓形成未燒結(jié)芯片。這種情況下，與磁性物質(zhì)層相鄰的介電層可以直接印刷。
接著，將外電極膏料印刷或轉(zhuǎn)印于未燒結(jié)芯片上。將磁性物質(zhì)層膏料、內(nèi)導(dǎo)體膏料、介電層膏料、內(nèi)電極層膏料和外電極層膏料同時燃燒。
此外，可以先將未燒結(jié)芯片燃燒然后再將外電極膏料印刷或轉(zhuǎn)印其上并再燃燒。
優(yōu)選燃燒溫度設(shè)定為800℃-930℃，特別是850℃-900℃。如果燃燒溫度低于800℃，則燃燒不完全，相反，如果燃燒溫度超過930℃，則內(nèi)電極材料會擴(kuò)散進(jìn)鐵氧體材料中，電磁性能不可避免地受到損害。此外，優(yōu)選燃燒時間設(shè)定為0.05-5小時，特別是0.1-3小時。燃燒在氧分壓PO2＝1％-100％條件下進(jìn)行。
此外，為燃燒外電極的燃燒溫度通常約500-700℃，燃燒時間通常約10分鐘至3小時。燃燒一般在空氣中進(jìn)行。
根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選在燃燒時或燃燒后，在含有比大氣中的氧有更多過剩氧的氣氛下進(jìn)行熱處理。
由于在含有過剩氧的氣氛下進(jìn)行熱處理，所淀積的物質(zhì)，或者已經(jīng)以Cu、Zn等金屬形式，或以Cu2O、Zn2O等的低電阻氧化物形式淀積的物質(zhì)，均可以以高電阻和實際上無害的CuO、ZnO等氧化物形式淀積。
此外，優(yōu)選在燃燒時或燃燒后進(jìn)行熱處理。
例如，如果未燒結(jié)芯片與外電極同時燃燒，預(yù)定的熱處理優(yōu)選在這樣的燃燒進(jìn)行時或燃燒后進(jìn)行。另一方面，如果外電極在未燒結(jié)芯片燃燒后再燃燒，則預(yù)定的熱處理在外電極燃燒之時或其燃燒之后進(jìn)行。順便指出，如后一情況所述，燃燒要進(jìn)行兩次，則根據(jù)情況，熱處理可以在未燒結(jié)芯片燃燒時或其燃燒之后進(jìn)行。
熱處理氣氛下的氧分壓優(yōu)選20.8-100％，更優(yōu)選50-100％，最優(yōu)選100％。
順便指出，如果氧分壓低于上述20.8％，則對限制淀積Cu、Zn、Cu2O、Zn2O等的能力下降。
此種過剩氧氣氛下的熱處理，通常在未燒結(jié)芯片或外電極燃燒的同時進(jìn)行。因此，熱處理溫度、持續(xù)時間等條件，與燃燒未燒結(jié)芯片或外電極的條件相似。如果只進(jìn)行熱處理，優(yōu)選該熱處理溫度設(shè)定為550-900℃，優(yōu)選650-800℃，持續(xù)時間設(shè)定為0.5-2小時，特別是1-1.5小時。
按上述方法還可以制造LC復(fù)合部件以外的復(fù)合多層部件。
外電極與印刷電路板等焊接在一起。由此制造出的LC復(fù)合部件等復(fù)合多層部件被裝配于印刷電路板等上面，用于各種電子設(shè)備等等。
磁性物質(zhì)層中的Fe2O3、NiO、CuO、ZnO和MgO的組成，可以采用以玻珠法為基礎(chǔ)的熒光X射線分析法來測定。
發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明可以獲得下述效果。
通過采用比表面積為1.0-10m2/g，硫含量以S元素計為100ppm-1000ppm的鎳化合物作原料制得的鎳鐵氧體材料所構(gòu)成的鐵氧體材料，則可以不使用任何添加劑，而可提供有高密度的鐵氧體材料，而盡管密度高，其溫度特性值卻較低。此外，因為由高密度鐵氧體材料構(gòu)成多層芯片部件或鐵氧體芯件，故可賦予其良好的抗?jié)裥约皹O好的溫度特性。
通過采用比表面積為1.0-10m2/g，硫含量以S元素計為100ppm-1000ppm的鎳化合物作原料獲得的鎳鐵氧體材料所構(gòu)成的鐵氧體材料，其中該鐵氧體材料的組成是Fe2O3為25-52mol％、ZnO為0-40mol％、CuO為0-20mol％、NiO為1-65mol％，其余為MgO，可以在不加任何添加劑的情況下，提供高密度的鐵氧體材料，盡管密度高，但仍有極好溫度特性值。此外，該鐵氧體材料可在不高于Ag熔點的溫度下燒結(jié)。由該鐵氧體材料制成的多層芯片部件或鐵氧體芯件同樣有極好性能。
通過由鐵氧體磁性層和內(nèi)導(dǎo)體疊壓構(gòu)成的芯片電感器或片珠零件制成的芯片部件，其中所述鐵氧體磁性層組成如下使用比表面積為1.0-10m2/g、硫含量以S元素計為100ppm-1000ppm的鎳化合物作原料生成的Ni鐵氧體材料；或使用比表面積為1.0-10m2/g、硫含量以S元素計為100ppm-1000ppm的鎳化合物為原料生成的Ni鐵氧體材料，且該Ni鐵氧體材料中組成為Fe2O3占25-52mol％、ZnO占0-40mol％、CuO占0-20mol％、NiO占1-65mol％，其余為MgO，由此可提供芯片電感器或片珠部件，這些制品雖密度高，但其溫度特性值卻較低，而且可以在不高于Ag熔點的溫度下燒結(jié)。
通過采用由鐵氧體磁性層和內(nèi)導(dǎo)體進(jìn)行疊壓，構(gòu)成的至少一個電感器部分所制成的復(fù)合多層部件，其中所述鐵氧體磁性層組成如下使用比表面積為1-10m2/g，硫含量以S元素計為100-1000ppm的鎳化合物作原料生成的Ni鐵氧體材料；或使用比表面積為1.0-10m2/g，硫含量以S元素計為100-1000ppm的鎳化合物為原料生成的Ni鐵氧體材料，且該Ni鐵氧體材料組成為Fe2O3占25-52mol％、ZnO占0-40mol％、CuO占0-20mol％、NiO占1-65mol％，其余為MgO，由此可提供盡管密度高而溫度特性值卻較小的復(fù)合多層部件，且該部件可在不高于Ag熔點的溫度下燒結(jié)。
通過使用下述材料構(gòu)成的鐵氧體芯采用比表面積為1.0-10m2/g，硫含量以S元素計為100-1000ppm的鎳化合物為原料生成的Ni鐵氧體材料；采用比表面積為1.0-10m2/g，硫含量以S元素計為100-1000ppm的鎳化合物為原料生成的Ni鐵氧體材料，且該Ni鐵氧體材料組成為Fe2O3占25-52mol％、ZnO占0-40mol％、CuO占0-20mol％、NiO占1-65mol％，其余為MgO，由此可提供盡管密度高，而溫度特性值卻較低的鐵氧體芯，而且該鐵氧體芯可在不高于Ag熔點的溫度下燒結(jié)。
權(quán)利要求
1.一種鎳基鐵氧體材料，該材料含有以下成分鐵(Fe)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鋅(Zn)和鎂(Mg)，其中鐵氧體粉末原料階段的硫含量以S元素計為300-900ppm，且所述的鐵氧體粉末的氯含量以Cl元素計為不多于100ppm，而燃燒之后鐵氧體燒結(jié)體中硫含量以S元素計不多于100ppm，且所述鐵氧體燒結(jié)體中氯含量以Cl元素計不多于25ppm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳基鐵氧體材料，其中燃燒之后所述的鐵氧體燒結(jié)體中所述的氯含量以Cl元素計低于10ppm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳基鐵氧體材料，其中所述鐵氧體材料的組成為Fe2O3占25-52mol％、ZnO占40mol％或更低、CuO占20mol％或更低、NiO占1-65mol％，其余為MgO。
4.一種層狀芯片部件，它包括多個鐵氧體磁性層及內(nèi)導(dǎo)體，其中所述鐵氧體磁性層由鎳基鐵氧體材料組成，該材料含有以下成分鐵(Fe)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鋅(Zn)，其中鐵氧體粉末原料階段的硫含量以S元素計為300-900ppm，且所述的鐵氧體粉末的氯含量以Cl元素計為不多于100ppm，而燃燒之后鐵氧體燒結(jié)體中硫含量以S元素計不多于100ppm，且所述鐵氧體燒結(jié)體中氯含量以Cl元素計不多于25ppm。
5.一種復(fù)合多層部件，它包括至少一個電感器部分，該電感器部分由鐵氧體磁性層和內(nèi)導(dǎo)體疊壓構(gòu)成的，其中所述鐵氧體磁性層由鎳基鐵氧體材料組成，該材料含有以下成分鐵(Fe)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鋅(Zn)，其中鐵氧體粉末原料階段的硫含量以S元素計為300-900ppm，且所述的鐵氧體粉末的氯含量以Cl元素計為不多于100ppm，而燃燒之后鐵氧體燒結(jié)體中硫含量以S元素計不多于100ppm，且所述鐵氧體燒結(jié)體中氯含量以Cl元素計不多于25ppm。
6.一種含鎳基鐵氧體材料的鐵氧體芯件，它包含以下成分鐵(Fe)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鋅(Zn)，其中鐵氧體粉末原料階段的硫含量以S元素計為300-900ppm，且所述的鐵氧體粉末的氯含量以Cl元素計為不多于100ppm，而燃燒之后鐵氧體燒結(jié)體中硫含量以S元素計不多于100ppm，且所述鐵氧體燒結(jié)體中氯含量以Cl元素計不多于25ppm。
7.一種鎳基鐵氧體材料，它包含使用鎳化合物作原料的鐵氧體材料，所述鎳化合物比表面積為1.0-10m2/g，而硫含量以S元素計為100-1000ppm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的鐵氧體材料，其中所述Ni鐵氧體材料的組成為Fe2O3占25-52mol％、ZnO占0-40mol％、CuO占0-20mol％、NiO占1-65mol％，其余為MgO。
9.一種層狀芯片部件，它包含由鐵氧體磁性層和內(nèi)導(dǎo)體疊壓構(gòu)成的芯片電感器或片珠零件；其中所述鐵氧體磁性層組成如下使用比表面積為1.0-10m2/g，硫含量以S元素計為100-1000ppm的鎳化合物作為鎳化合物原料生成的Ni鐵氧體材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的層狀芯片部件，其中所述Ni鐵氧體材料的組成為Fe2O3占25-52mol％、ZnO占0-40mol％、CuO占0-20mol％、NiO占1-65mol％，其余為MgO。
11.一種復(fù)合多層部件，它包含至少電感器部分，所述電感器部分由鐵氧體磁性層和內(nèi)導(dǎo)體疊壓構(gòu)成，其中所述鐵氧體磁性層組成如下使用鎳化合物作為原料的Ni鐵氧體材料，所說的鎳化合物的比表面積為1.0-10m2/g，硫含量以S元素計為100-1000ppm。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的復(fù)合多層部件，其中所述Ni鐵氧體材料組成為Fe2O3占25-52mol％、ZnO占0-40mol％、CuO占0-20mol％、NiO占1-65mol％，其余為MgO。
13.一種鐵氧體芯件，它包含使用鎳化合物作為原料的Ni鐵氧體材料，所說的鎳化合物的比表面積為1.0-10m2/g，硫含量以S元素計為100-1000ppm。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的鐵氧體芯，其中所述Ni鐵氧體材料組成為Fe2O3占25-52mol％、ZnO占0-40mol％、CuO占0-20mol％、NiO占1-65mol％，其余為MgO。
全文摘要
鎳基鐵氧體材料,其中鐵氧體粉末原料階段的硫含量為300－900ppm,且氯含量不高于100ppm,而燃燒之后其鐵氧體燒結(jié)體的硫含量不高于100ppm,且氯含量不高于25ppm。此外,該鐵氧體材料由以比表面積為1.0－10m
文檔編號H01F17/00GK1361082SQ0114338
公開日2002年7月31日 申請日期2001年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月25日
發(fā)明者川崎邦彥, 桃井博, 鈴木孝志, 佐藤高弘 申請人:Tdk株式會社