線圈元件及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及線圈元件及其制造方法，該線圈元件包括陶瓷體和形成在陶瓷體上的內(nèi)部電極線圈圖案，其中，陶瓷體包括NiZnMn鐵氧體并且內(nèi)部電極線圈圖案使用銅。根據(jù)本發(fā)明的NiZnMn鐵氧體通過將Mn添加至傳統(tǒng)的NiZn鐵氧體組合物中以增加材料的電阻率，抑制由于在氧氣稀薄的氣氛中于NiZn鐵氧體材料內(nèi)部產(chǎn)生沉積的電導(dǎo)率，經(jīng)過單燒結(jié)工藝能夠大大改善燒結(jié)工藝窗口并實(shí)現(xiàn)材料的特性。
【專利說明】線圈元件及其制造方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的引用
[0002]要求以下國內(nèi)優(yōu)先權(quán)申請(qǐng)和國外優(yōu)先權(quán)申請(qǐng)的權(quán)利并通過引用將其并入:
[0003]“相關(guān)申請(qǐng)的引用
[0004]本申請(qǐng)要求于2013年I月4日提交的題為“Coil element and Method formanufacturing the same the same” 的韓國專利申請(qǐng)序號(hào)第 10-2013-0001091 號(hào)的權(quán)益，通過引用將全部內(nèi)容結(jié)合到本申請(qǐng)中?！?br> 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0005]本發(fā)明涉及線圈元件及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0006]其中露出已嵌入的線圈的多層片式電感器、多層片式磁珠、以及其他模塊類型產(chǎn)品使用NiCuZn鐵氧體材料作為陶瓷體材料。因?yàn)閷?dǎo)體電阻對(duì)產(chǎn)品的電感特性(質(zhì)量因素Q、熱學(xué)特性)具有較大的影響，所以100%銀(Ag)用作內(nèi)部電極。
[0007]因此，為了在960°C以下的溫度(其是銀(Ag)的熔點(diǎn))下燒結(jié)NiCuZn鐵氧體材料，正在開發(fā)NiCuZn鐵氧體材料或其他添加劑的粉末特性。
[0008]同時(shí)，因?yàn)殂y(Ag)為內(nèi)部電極，其為貴金屬，不會(huì)在高溫下氧化，在一般的環(huán)境大氣中可進(jìn)行脫脂(debinding)(在高溫下去除半成品上的有機(jī)物質(zhì)的工藝)和燒結(jié)工藝。
[0009]同時(shí)，將具有最低電阻系數(shù)的金屬，銀(Ag)用作內(nèi)部電極具有很多優(yōu)點(diǎn)。然而，銀(Ag)是昂貴的因?yàn)樗琴F金屬，并且其動(dòng)態(tài)價(jià)格變化是很大的。而且，銀(Ag)用作太陽能電池電極材料并且從而預(yù)期將來對(duì)銀(Ag)還有很多需要，并且最近突然增長的銀(Ag)價(jià)加重了產(chǎn)品成本。
[0010]因此，研究價(jià)格低廉并且具有與銀(Ag)相似導(dǎo)電性的金屬。在他們之中，在純態(tài)下，銅(Cu)的電阻系數(shù)比銀(Ag)的高大約6%。S卩，銅(Cu)的電阻系數(shù)幾乎相似于銀(Ag)的電阻系數(shù)。因而，確定銅(Cu)可以代替銀(Ag)。因此，研發(fā)并發(fā)明了 NiZn鐵氧體組合物，并做為代替?zhèn)鹘y(tǒng)NiCuZn鐵氧體的鐵氧體材料提交。
[0011]同時(shí)，在圖1中示出在多層線圈元件中形成線圈的大致過程。通過沖壓用于包含有機(jī)物質(zhì)的陶瓷片10中進(jìn)行層間連接的通孔20來制備多層線圈元件，陶瓷片10是通過流延成型制備的，并且通常使用絲網(wǎng)印刷穿過通孔20在片上印刷銀內(nèi)部導(dǎo)電膏30以形成圖案。
[0012]印刷圖案被層壓在精確位置，并且通過層間通孔連接銀膏來整體形成線圈。線圈式半成品被切成單個(gè)片，并且在大氣中施加熱空氣以去除有機(jī)物質(zhì)(脫脂)。在高于800°C的高溫下在爐子里煅燒所得產(chǎn)品以形成片式電感器。
[0013]同時(shí)，為了將銅用作內(nèi)部導(dǎo)體，需要在具有較少氧的還原氣氛中燒結(jié)以防止銅氧化。然而，在這種情況下，因?yàn)槎鄬泳€圈元件的通用材料NiCuZn鐵氧體的還原抗性差，從而材料的還原會(huì)引起結(jié)構(gòu)的破壞、磁性劣化，并通過燒結(jié)防止致密化。因此，迄今為止，Ag內(nèi)部電極已用于所有的多層電感器中。
[0014][相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)]
[0015][專利文獻(xiàn)]
[0016]專利文獻(xiàn)1:日本專利公開第2000-233967號(hào)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0017] 在一般的多層線圈類產(chǎn)品的制備中，印刷在鐵氧體主體的生片上的內(nèi)部電極線圈圖案根據(jù)順序排列并層壓而且通過高溫壓縮形成為一體。然后，層壓體被分離成單個(gè)產(chǎn)品小片(chip)，并且在高溫下再次燒結(jié)這些片。
[0018]在燒結(jié)之前執(zhí)行脫脂工藝以去除過過量添加的有機(jī)物質(zhì)。在這時(shí)在將Ag用作內(nèi)部電極線圈圖案現(xiàn)有技術(shù)中不存在問題，是因?yàn)檠趸粫?huì)在高溫環(huán)境大氣中發(fā)生。
[0019]然而，當(dāng)將Cu用作內(nèi)部電極線圈圖案時(shí)，當(dāng)僅超過150°C時(shí)就會(huì)加快氧化速度。因此，在環(huán)境大氣燒結(jié)中，在脫脂步驟中Cu顆粒全部被氧化并且隨后在燒結(jié)期間全部分解而作為氧化物存在，并且它們中的一些被吸附于陶瓷體中。因此，當(dāng)將Cu用作內(nèi)部電極線圈圖案時(shí)，應(yīng)當(dāng)在Cu不會(huì)被氧化的氧氣稀薄的環(huán)境中燒結(jié)陶瓷體。
[0020]然而，在傳統(tǒng)的NiCuZn鐵氧體中，當(dāng)氧分壓降低至低于0.01atm時(shí)，沉積內(nèi)部構(gòu)件CuO使得Fe離子的化合價(jià)改變以具有導(dǎo)電性。在這時(shí)，不同于纏繞型產(chǎn)品，其中內(nèi)部電極線圈導(dǎo)體涂有瓷漆以使得陶瓷體和電極之間絕緣，在多層式產(chǎn)品中，電極被嵌入于陶瓷體中。
[0021]因此，因?yàn)樘沾审w和內(nèi)部電極線圈導(dǎo)電體彼此直接接觸，電流在如圖2B的陶瓷體110中以及如圖2A的普通小片中的金屬內(nèi)部電極線圈導(dǎo)電體130中平行流動(dòng)。因此，在線圈中流動(dòng)的電流減少了并且不能獲得期望特性(箭頭:電流的流動(dòng)方向)。
[0022]因此，本發(fā)明的 申請(qǐng)人:提交了有關(guān)低溫?zé)Y(jié)的NiZn鐵氧體組合物的專利申請(qǐng)，盡管從陶瓷體組合物中除去銅(Cu)該NiZn鐵氧體組合物仍展現(xiàn)出等效特性。
[0023]然而，在NiZn鐵氧體組合物的情況下，在氧稀薄的大氣中，如在下面等式I中，沉積NiO和ZnO，并且在剩余成分中鐵氧化物的量增加至50mol%以上。
[0024](等式I)
[0025]ZnFe2O4 — 3mZn0+(In) ZnxFe3_x04+m/202
[0026]NiFe2O4 — 3mNi0+(l_m) NixFe3_x04+m/202
[0027]
【權(quán)利要求】
1.一種線圈元件，包括: 陶瓷體；以及 形成在所述陶瓷體上的內(nèi)部電極線圈圖案，其中，所述陶瓷體包括NiZnMn鐵氧體，并且所述內(nèi)部電極線圈圖案使用銅。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線圈元件，其中，相對(duì)于N1、Zn、Mn和Fe離子的總和，所述NiZnMn鐵氧體包含比率為0.53至0.67的鐵(Fe)離子和比率為0.11至0.17的錳(Mn)離子。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的線圈元件，其中，相對(duì)于所述N1、Zn、Mn、和Fe離子的總和，所述NiZnMn鐵氧體包含比率為0.01至0.154的所述鎳(Ni)離子。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的線圈元件，其中，所述NiZnMn鐵氧體在粉末狀態(tài)下的比表面積是5至12m2/g。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線圈元件，其中，所述陶瓷體還包含燒結(jié)添加劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的線圈元件，其中，所述燒結(jié)添加劑選自玻璃和金屬氧化物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線圈元件，其中，所述線圈元件選自多層型和纏繞型。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的線圈元件，其中，所述線圈元件的電阻率大于lOOOQcm。
9.一種NiZnMn鐵氧體，相對(duì)于N1、Zn、Mn和Fe離子的總和，包含比率為0.53至0.67的Fe離子和比率為0.11至0.17的Mn離子。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的NiZnMn鐵氧體,其中，相對(duì)于所述N1、Zn、Mn和Fe離子的總和，所述Ni離子的比率為0.01至0.154。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的NiZnMn鐵氧體,其中,所述NiZnMn鐵氧體用作線圈元件的陶瓷體。
12.一種用于制造線圈元件的方法，包括: 制造陶瓷生片； 在所述陶瓷生片上形成內(nèi)部電極線圈圖案； 層壓其上形成有所述線圈圖案的所述陶瓷生片； 通過將層壓的層壓體分離成小片對(duì)所述層壓的層壓體脫脂；以及 燒結(jié)所述小片。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于制造線圈元件的方法，其中，所述陶瓷生片使用NiZnMn鐵氧體。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的用于制造線圈元件的方法，其中，相對(duì)于N1、Zn、Mn和Fe離子的總和，所述NiZnMn鐵氧體包含比率為0.53至0.67的Fe離子和比率為0.11至0.17的Mn離子。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的用于制造線圈元件的方法，其中，相對(duì)于所述N1、Zn、Mn和Fe離子的總和，所述NiZnMn鐵氧體包含比率為0.01至0.154的Ni離子。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于制造線圈元件的方法，其中，所述內(nèi)部電極線圈圖案使用銅。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于制造線圈元件的方法，其中，在氧分壓為I至IOOppm的氧氣氛中進(jìn)行所述燒結(jié)。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于制造線圈元件的方法，其中，在850至1050°C的溫度下進(jìn)行所述燒結(jié)。
【文檔編號(hào)】H01F41/00GK103915244SQ201310683523
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月4日
【發(fā)明者】文炳喆, 孫受煥, 宋昭娟, 李永日, 金成殷 申請(qǐng)人:三星電機(jī)株式會(huì)社