フェライト磁器組成物、セラミック電子部品、及びセラミック電子部品の製造方法
【課題】Ｃｕを主成分とする導電性材料と同時焼成しても、絶縁性を確保でき、良好な電気特性を得ることができる交互巻コモンモードチョークコイル等のセラミック電子部品を実現する。
【解決手段】第１のコイルパターン４ａ、４ｂで形成された第１のコイル導体と、第２のコイルパターン５ａ、５ｂで形成された第２のコイル導体とが磁性体シート３ａ〜３ｉ内で交互に積層されている。第１及び第２のコイル導体がＣｕで形成され、磁性体部はＣｕＯの含有モル量が５ｍｏｌ％以下、Ｆｅ２Ｏ３の含有モル量ｘ、Ｍｎ２Ｏ３の含有モル量ｙを（ｘ，ｙ）で表したときに、（ｘ，ｙ）が、Ａ（２５,１）、Ｂ（４７，１）、Ｃ（４７，７．５）、Ｄ（４５，７．５）、Ｅ（４５，１０）、Ｆ（３５，１０）、Ｇ（３５，７．５）、及びＨ（２５，７．５）の範囲内にあるＮｉ−Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトで形成される。
【解決手段】第１のコイルパターン４ａ、４ｂで形成された第１のコイル導体と、第２のコイルパターン５ａ、５ｂで形成された第２のコイル導体とが磁性体シート３ａ〜３ｉ内で交互に積層されている。第１及び第２のコイル導体がＣｕで形成され、磁性体部はＣｕＯの含有モル量が５ｍｏｌ％以下、Ｆｅ２Ｏ３の含有モル量ｘ、Ｍｎ２Ｏ３の含有モル量ｙを（ｘ，ｙ）で表したときに、（ｘ，ｙ）が、Ａ（２５,１）、Ｂ（４７，１）、Ｃ（４７，７．５）、Ｄ（４５，７．５）、Ｅ（４５，１０）、Ｆ（３５，１０）、Ｇ（３５，７．５）、及びＨ（２５，７．５）の範囲内にあるＮｉ−Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトで形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフェライト磁器組成物、セラミック電子部品、及びセラミック電子部品の製造方法に関し、より詳しくは、Ｃｕを主成分とした導電性材料との同時焼成が可能なフェライト磁器組成物、該フェライト磁器組成物を使用したコモンモードチョークコイル等のセラミック電子部品とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、各種電子機器の信号ラインや電源ラインとＧＮＤ（グランド）間で発生するコモンモードのノイズ除去にはコモンモードチョークコイルが広く使用されている。
【０００３】
このコモンモードチョークコイルでは、ノイズ成分はコモンモードで伝送され、信号成分はノーマルモードで伝送されることから、これらの伝送モードの相違を利用し、信号とノイズに分離してノイズ除去を行っている。
【０００４】
そして、例えば、特許文献１には、図７に示すように、複数の絶縁性材料層１０１、１０２と複数のコイル導体１０３ａ〜１０３ｄ、１０４ａ〜１０４ｄを積み重ねて構成した積層焼結体１０５と、前記コイル導体１０３ａ〜１０３ｄ、１０４ａ〜１０４ｄを電気的に接続して構成し、磁気的に相互に結合された少なくとも二つ以上のコイル１０６、１０７とを備え、前記二つ以上のコイル１０６、１０７が積層焼結体１０５の積み重ね方向に配置され、かつ、前記各コイル１０６、１０７を構成する前記コイル導体相互間の距離ｄが、隣り合う前記コイル間の距離Ｄより小さくした積層型コモンモードチョークコイルが提案されている。
【０００５】
この特許文献１では、隣り合うコイルの巻き方向が相互に逆方向になるようにしているので、近接するコイル導体１０３ａ〜１０３ｄ、１０４ａ〜１０４ｄ間に大きな電位差が発生せず、隣り合う二つのコイル１０６、１０７間の浮遊容量を抑制でき、これにより高周波帯域でのノイズ除去効果が良好な積層型コモンモードチョークコイルを得ようとしている。
【０００６】
尚、この特許文献１のコモンモードチョークコイルは、巻き方向の異なるコイル１０６とコイル１０７とがコイル間の距離Ｄを有して並列的に存在することから、一般に並列巻コモンモードチョークコイルと呼称されている。
【０００７】
また、特許文献２には、始端と終端とを有するほぼ１ターンの環状の導体パターンが形成されて第１のコイルを構成する概略四角形状の第１の磁性体シートと、始端と終端とを有する実質的に１ターンの環状の導体パターンが形成されて第２のコイルを構成する概略四角形状の第２の磁性体シートとが交互に積層されたコモンモードチョークコイルが提案されている。
【０００８】
この特許文献２では、図８に示すように、第１コイルＬ１のＡに入力した信号はＢに出力され、磁束αを発生する。そして、この信号は、第２コイルＬ２のＣから入力してＤに出力されるとき、第２コイルＬ２は第１コイルＬ１と同相巻きとなっているので、前記磁束αとは逆向きの磁束βを発生する。また、第１コイルＬ１及び第２コイルＬ２は同じ巻数で、しかも同一コアに対して導体パターンが形成されているので、両コイルＬ１、Ｌ２によって発生する磁束αと磁束βは同密度となり、磁束αと磁束βとは磁性体内で相殺される。すなわち、ノーマルモードではチョークコイルとしては作用せず、コモンモードのノイズに対してのみチョークとして作用することとなる。
【０００９】
そして、この特許文献２のコモンモードチョークコイルは、第１の磁性体シートと第２の磁性体シートとを交互に積層し、第１のコイルと第２のコイルとを磁性体部に埋設させていることから交互巻コモンモードチョークコイルと呼称されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第２９５８５２３号公報（請求項１、段落番号〔００２６〕等）
【特許文献２】実公平７−４５９３２号公報（請求項１、第６欄第３０行目〜同欄第４２行目等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、コモンモードチョークコイルの性能は、結合係数（磁気で結合したコイル間の磁気結合の度合いを示す指標）で評価することができる。すなわち、結合係数は最大値が「１」であり、この結合係数が大きいほど、ノーマルモードのインピーダンスが小さくなり、信号への影響が小さくなる。
【００１２】
そして、特許文献１のような並列巻コモンモードチョークコイルは、コイル１０６、コイル１０７とが離間して存在するため、結合係数は高々０．２程度と低いのに対し、交互巻コモンモードチョークコイルは第１のコイルパターンが形成された第１の磁性体シートと第２のコイルパターンが形成された第２の磁性体シートとが交互に積層されているため、０．８以上の高い結合係数を得ることが可能である。すなわち、原理的には交互巻コモンモードチョークコイルは、並列巻コモンモードチョークコイルに比べ、高性能なノイズ除去が可能であると考えられる。
【００１３】
しかしながら、通常、フェライト材料に広く使用されるＮｉ−Ｚｎ系材料は、大気雰囲気で焼成されるのが一般的であり、コイル導体と磁性体材料とを同時焼成する観点から、コイル導体材料としてＡｇ系材料が使用される。
【００１４】
ところが、特許文献２のような交互巻コモンモードチョークコイルの場合、電位差を生じる第１のコイルと第２のコイルの対向面積が大きく、かつＡｇ系材料はマイグレーションが生じ易いことから、高湿度環境下で長時間放置すると異常が生じるおそれがあり、高い信頼性を得るのは困難である。
【００１５】
したがって、このようなマイグレーションの発生を防止する観点からは、コイル導体にＣｕ系材料を使用するのが望ましいと考えられる。
【００１６】
しかるに、Ｃｕ−Ｃｕ２Ｏの平衡酸素分圧とＦｅ２Ｏ３−Ｆｅ３Ｏ４の平衡酸素分圧との関係から、８００℃以上の高温ではＣｕとＦｅ２Ｏ３とが共存する領域が存在しないことが知られている。
【００１７】
すなわち、８００℃以上の温度では、Ｆｅ２Ｏ３の状態を維持するような酸化性雰囲気に酸素分圧を設定して焼成を行った場合、Ｃｕも酸化されてＣｕ２Ｏを生成する。一方、Ｃｕ金属の状態を維持するような還元性雰囲気に酸素分圧を設定して焼成を行った場合は、Ｆｅ２Ｏ３が還元されてＦｅ３Ｏ４を生成する。
【００１８】
このようにＣｕとＦｅ２Ｏ３とが共存する領域が存在しないことから、Ｃｕが酸化しないような還元性雰囲気で焼成すると、Ｆｅ２Ｏ３がＦｅ３Ｏ４に還元されるため比抵抗ρが低下し、このため電気特性の劣化を招くおそれがある。
【００１９】
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであって、Ｃｕを主成分とする導電性材料と同時焼成しても、絶縁性を確保でき、良好な電気特性を得ることができるフェライト磁器組成物、該フェライト磁器組成物を使用した高信頼性を有するコモンモードチョークコイル等のセラミック電子部品、及びセラミック電子部品の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明者らは、一般式Ｘ２Ｏ３・ＭｅＯ（ＸはＦｅ、Ｍｎ、ＭｅはＺｎ、Ｃｕ、Ｎｉ）で表わされるスピネル型結晶構造のフェライト材料について鋭意研究を行ったところ、ＣｕＯの含有モル量を５ｍｏｌ％以下とした上で、Ｆｅ２Ｏ３とＭｎ２Ｏ３との配合量を特定範囲とすることにより、Ｃｕ系材料とフェライト材料とを同時焼成しても、所望の良好な絶縁性を得ることができ、これにより良好な電気特性を有するセラミック電子部品を得ることが可能であるという知見を得た。
【００２１】
本発明はこのような知見に基づきなされたものであって、本発明に係るフェライト磁器組成物は、少なくともＦｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、及びＺｎを含有したフェライト磁器組成物であって、Ｃｕの含有モル量がＣｕＯに換算して０〜５ｍｏｌ％であり、かつ、ＦｅをＦｅ２Ｏ３に換算したときの含有モル量ｘｍｏｌ％、及びＭｎをＭｎ２Ｏ３に換算したときの含有モル量ｙｍｏｌ％を（ｘ，ｙ）で表したときに、（ｘ，ｙ）が、Ａ（２５,１）、Ｂ（４７，１）、Ｃ（４７，７．５）、Ｄ（４５，７．５）、Ｅ（４５，１０）、Ｆ（３５，１０）、Ｇ（３５，７．５）、及びＨ（２５，７．５）で囲まれる領域にあることを特徴としている。
【００２２】
また、本発明者らの更なる鋭意研究の結果、より一層良好な特性を得る観点からは、フェライト磁器組成物磁中にＺｎＯを含有させるのが好ましいが、ＺｎＯの含有量が３３ｍｏｌ％を超えるとキュリー点Ｔｃが低下し、高温での動作保証が損なわれて信頼性の低下を招くおそれがあることが分かった。
【００２３】
すなわち、本発明のフェライト磁器組成物は、前記Ｚｎの含有モル量が、ＺｎＯに換算して３３ｍｏｌ％以下であるのが好ましい。
【００２４】
さらに、本発明者らの研究結果により、フェライトの透磁率μを考慮すると、ＺｎＯの含有量は６ｍｏｌ％以上であるのが望ましいことが分かった。
【００２５】
すなわち、本発明のフェライト磁器組成物は、前記Ｚｎの含有モル量が、ＺｎＯに換算して６ｍｏｌ％以上であるのが好ましい。
【００２６】
また、本発明に係るセラミック電子部品は、第１のコイル導体と、該第１のコイル導体と略同一形状であって始端及び終端が前記第１のコイル導体に対し一定の離間距離を有して配された第２のコイル導体とが磁性体部に埋設されたセラミック電子部品であって、前記第１のコイル導体及び前記第２のコイル導体がＣｕを主成分とする導電性材料で形成されると共に、前記磁性体部が、上述したフェライト磁器組成物で形成されていることを特徴としている。
【００２７】
また、本発明のセラミック電子部品は、前記第１及び第２のコイル導体と前記磁性体部は同時焼成されてなるのが好ましい。
【００２８】
また、本発明のセラミック電子部品は、Ｃｕ−Ｃｕ２Ｏの平衡酸素分圧以下の雰囲気で焼成されてなるのが好ましい。
【００２９】
また、本発明に係るセラミック電子部品の製造方法は、Ｃｕの含有モル量がＣｕＯに換算して０〜５ｍｏｌ％であり、かつ、ＦｅをＦｅ２Ｏ３に換算したときの含有モル量ｘｍｏｌ％、及びＭｎをＭｎ２Ｏ３に換算したときの含有モル量ｙｍｏｌ％を（ｘ，ｙ）で表したときに、（ｘ，ｙ）が、Ａ（２５,１）、Ｂ（４７，１）、Ｃ（４７，７．５）、Ｄ（４５，７．５）、Ｅ（４５，１０）、Ｆ（３５，１０）、Ｇ（３５，７．５）、及びＨ（２５，７．５）で囲まれる領域を満たすようにＦｅ化合物、Ｍｎ化合物、Ｃｕ化合物、Ｚｎ化合物、及びＮｉ化合物を秤量し、これら秤量物を混合した後、仮焼して仮焼粉末を作製する仮焼工程と、前記仮焼粉末からセラミック薄層体を作製するセラミック薄層体作製工程と、Ｃｕを主成分とする第１のコイルパターンを前記セラミック薄層体上に形成する第１のコイルパターン形成工程と、Ｃｕを主成分とする第２のコイルパターンを前記セラミック薄層体上に形成する第２のコイルパターン形成工程と、前記第１のコイルパターンが形成された前記セラミック薄層体と前記第２のコイルパターンが形成された前記セラミック薄層体とを交互に所定枚数積層し、第１のコイル導体及び第２のコイル導体を内蔵した積層体を形成する積層体形成工程と、Ｃｕ−Ｃｕ２Ｏの平衡酸素分圧以下の焼成雰囲気で前記積層体を焼成する焼成工程とを含んでいることを特徴としている。
【００３０】
また、本発明のセラミック電子部品の製造方法は、前記第１のコイルパターンが形成された前記セラミック薄層体の表面に前記第１のコイルパターンと電気的に絶縁された前記第２のコイル導体用ビア導体を形成し、前記第２のコイルパターンが形成された前記セラミック薄層体の表面に前記第２のコイルパターンと電気的に絶縁された前記第１のコイル導体用ビア導体を形成するのが好ましい。
【発明の効果】
【００３１】
上記フェライト磁器組成物によれば、Ｃｕの含有モル量がＣｕＯに換算して０〜５ｍｏｌ％であり、かつ、ＦｅをＦｅ２Ｏ３に換算したときの含有モル量ｘｍｏｌ％、及びＭｎをＭｎ２Ｏ３に換算したときの含有モル量ｙｍｏｌ％を（ｘ，ｙ）で表したときに、（ｘ，ｙ）が、上述した点Ａ〜点Ｈで囲まれる特定領域にあるので、Ｃｕ系材料と同時焼成しても、Ｃｕが酸化されたりＦｅ２Ｏ３が還元されるのを抑制することができ、これにより比抵抗ρの低下を招くこともなく、所望の絶縁性を確保することができる。
【００３２】
具体的には、比抵抗ρは１０７Ω・ｃｍ以上の良好な絶縁性を得ることができる。そしてこれにより、インピーダンス特性等の電気特性の良好な所望のセラミック電子部品を得ることが可能となる。
【００３３】
また、Ｚｎの含有モル量をＺｎＯに換算して３３ｍｏｌ％以下とすることにより、十分なキュリー点を確保することができ、使用時の温度が高い条件下での動作保証がなされたセラミック電子部品を得ることができる。
【００３４】
さらに、Ｚｎの含有モル量をＺｎＯに換算して６ｍｏｌ％以上とすることにより、良好な透磁率を確保することが可能となる。
【００３５】
また、本発明のセラミック電子部品によれば、第１のコイル導体と、該第１のコイル導体と同一形状であって始端及び終端が前記第１のコイル導体に対し一定の離間距離を有して配された第２のコイル導体とが磁性体部に埋設されたセラミック電子部品であって、前記第１のコイル導体及び前記第２のコイル導体がＣｕを主成分とする導電性材料で形成されると共に、前記磁性体部が、上述したフェライト磁器組成物で形成されているので、Ｃｕ系材料と同時焼成しても所望の良好な電気特性や磁気特性を有すると共に、マイグレーションが生じるのを回避することが可能となり、高信頼性を有するセラミック電子部品を得ることが可能となる。
【００３６】
すなわち、第１及び第２のコイル導体がＣｕを主成分とした導電性材料で形成されているので、第１のコイル導体と第２のコイル導体との対向面積が大きくなっても、Ａｇ系材料のようにマイグレーションが生じるのを回避することができる。したがって、高湿度下で長時間放置しても良好な絶縁抵抗を得ることができ、高信頼性を有するセラミック電子部品としての交互巻コモンモードチョークを得ることができる。
【００３７】
また、Ｃｕ−Ｃｕ２Ｏの平衡酸素分圧以下の雰囲気で焼成されることにより、第１及び第２のコイル導体にＣｕを主成分とする導電性材料を使用して磁性体部と同時焼成しても、Ｃｕが酸化されることなく、焼結させることができ、耐湿性の良好な高信頼性を有するコモンモードチョークコイルを得ることができる。
【００３８】
また、本発明のセラミック電子部品の製造方法によれば、Ｃｕの含有モル量がＣｕＯに換算して０〜５ｍｏｌ％であり、かつ、ＦｅをＦｅ２Ｏ３に換算したときの含有モル量ｘｍｏｌ％、及びＭｎをＭｎ２Ｏ３に換算したときの含有モル量ｙｍｏｌ％を（ｘ，ｙ）で表したときに、（ｘ，ｙ）が、所定の領域を満たすようにＦｅ化合物、Ｍｎ化合物、Ｃｕ化合物、Ｚｎ化合物、及びＮｉ化合物を秤量し、これら秤量物を混合した後、仮焼して仮焼粉末を作製する仮焼工程と、前記仮焼粉末からセラミック薄層体を作製するセラミック薄層体作製工程と、Ｃｕを主成分とする第１のコイルパターンを前記セラミック薄層体上に形成する第１のコイルパターン形成工程と、Ｃｕを主成分とする第２のコイルパターンを前記セラミック薄層体上に形成する第２のコイルパターン形成工程と、前記第１のコイルパターンが形成された前記セラミック薄層体と前記第２のコイルパターンが形成された前記セラミック薄層体とを交互に所定枚数積層し、第１のコイル導体及び第２のコイル導体を内蔵した積層体を形成する積層体形成工程と、Ｃｕ−Ｃｕ２Ｏの平衡酸素分圧以下の焼成雰囲気で前記積層体を焼成する焼成工程とを含んでいるので、Ｃｕ−Ｃｕ２Ｏの平衡酸素分圧以下の焼成雰囲気で前記セラミック薄層体とＣｕを主成分とした第１及び第２のコイル導体とを同時焼成しても、Ｆｅが還元されることもなく、絶縁性が良好で高信頼性を有するセラミック電子部品を得ることができる。
【００３９】
また、前記第１のコイルパターンが形成された前記セラミック薄層体の表面に前記第１のコイルパターンと電気的に絶縁された前記第２のコイル導体用ビア導体を形成し、前記第２のコイルパターンが形成された前記セラミック薄層体の表面に前記第２のコイルパターンと電気的に絶縁された前記第１のコイル導体用ビア導体を形成することにより、第１のコイル導体と第２のコイル導体の対向面積が大きくてもマイグレーションの発生を回避できる交互巻コモンモードチョークコイルを容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係るフェライト磁器組成物のＦｅ２Ｏ３とＭｎ２Ｏ３の組成範囲を示す図である。
【図２】本発明に係るセラミック電子部品としてのコモンモードチョークコイルの一実施の形態を示す斜視図である。
【図３】上記図２のコモンモードチョークコイルの要部を示す分解平面図である。
【図４】実施例１で作製された比抵抗測定用試料の断面図である。
【図５】実施例２で作製された本発明試料の抵抗値の経時変化を本発明範囲外の比較例試料と共に示した図である。
【図６】実施例２で作製された本発明試料の抵抗低下率の経時変化を本発明範囲外の比較例試料と共に示した図である。
【図７】特許文献１に記載された並列巻コモンモードチョークコイルを示す断面図である。
【図８】特許文献２に記載された交互巻コモンモードチョークコイルの作動原理を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
次に、本発明の実施の形態を詳説する。
【００４２】
本発明の一実施の形態としてのフェライト磁器組成物は、一般式Ｘ２Ｏ３・ＭｅＯで表わされるスピネル型結晶構造を有し、少なくとも３価の元素化合物であるＦｅ２Ｏ３、Ｍｎ２Ｏ３、及び２価の元素化合物であるＺｎＯ、ＮｉＯを含み、必要に応じて２価の元素化合物であるＣｕＯを含有している。
【００４３】
具体的には、本フェライト磁器組成物は、ＣｕＯの含有モル量が０〜５ｍｏｌ％とされ、Ｆｅ２Ｏ３及びＭｎ２Ｏ３の各含有モル量は、図１に示すように、Ｆｅ２Ｏ３の含有モル量をｘｍｏｌ％、Ｍｎ２Ｏ３の含有モル量をｙｍｏｌ％としたときに、（ｘ，ｙ）が点Ａ〜点Ｈで囲まれる斜線部Ｘの領域とされ、残部がＺｎＯ、ＮｉＯで形成されている。
【００４４】
ここで、点Ａ〜点Ｈの各点（ｘ，ｙ）は、以下の各含有モル量を示している。
【００４５】
Ａ（２５,１）、Ｂ（４７，１）、Ｃ（４７，７．５）、Ｄ（４５，７．５）、Ｅ（４５，１０）、Ｆ（３５，１０）、Ｇ（３５，７．５）、及びＨ（２５，７．５）
次に、ＣｕＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｍｎ２Ｏ３の各含有モル量を、上述の範囲にした理由について詳述する。
【００４６】
（１）ＣｕＯの含有モル量
Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトでは、融点が１０２６℃と低いＣｕＯをフェライト磁器組成物中に含有させることにより、より低温での焼成が可能となり、焼結性を向上させることができる。
【００４７】
一方、Ｃｕを主成分としたＣｕ系材料とフェライト材料とを同時焼成する場合、大気雰囲気で焼成するとＣｕは容易に酸化されてＣｕ２Ｏを生成することから、Ｃｕが酸化しないような還元性雰囲気で焼成する必要がある。
【００４８】
しかしながら、このような還元性雰囲気で焼成した場合、ＣｕＯの含有モル量が５ｍｏｌ％を超えると、フェライト原料中のＣｕＯが還元されてＣｕ２Ｏの生成量が増加し、このため比抵抗ρの低下を招くおそれがある。
【００４９】
そこで、本実施の形態では、ＣｕＯの含有モル量が５ｍｏｌ％以下、すなわち０〜５ｍｏｌ％となるように配合量を調整している。
【００５０】
（２）Ｆｅ２Ｏ３及びＭｎ２Ｏ３の各含有モル量
Ｆｅ２Ｏ３を化学量論組成から減量させ、Ｆｅの一部をＭｎで置換する形態でＭｎ２Ｏ３を含有させることにより、比抵抗ρが低下するのを回避でき、絶縁性の向上を図ることができる。
【００５１】
すなわち、スピネル型結晶構造（一般式Ｘ２Ｏ３・ＭｅＯ）の場合、化学量論組成では、Ｘ２Ｏ３（Ｘ：Ｆｅ、Ｍｎ）とＭｅＯ（Ｍｅ：Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｕ）との比率は５０：５０であり、Ｘ２Ｏ３とＭｅＯとは、通常、概ね化学量論組成となるように配合される。
【００５２】
そして、Ｃｕを主成分としたＣｕ系材料とフェライト材料とを同時焼成する場合、大気雰囲気で焼成するとＣｕは容易に酸化されてＣｕ２Ｏを生成することから、Ｃｕが酸化しないような還元性雰囲気で焼成する必要がある。一方、フェライト材料の主成分であるＦｅ２Ｏ３を還元性雰囲気で焼成するとＦｅ３Ｏ４を生成することから、Ｆｅ２Ｏ３に対しては酸化性雰囲気で焼成する必要がある。
【００５３】
しかしながら、〔発明が解決しようとする課題〕の項でも述べたように、Ｃｕ−Ｃｕ２Ｏの平衡酸素分圧とＦｅ３Ｏ４−Ｆｅ２Ｏ３の平衡酸素分圧との関係から、８００℃以上の温度で焼成する場合、Ｃｕ金属とＦｅ２Ｏ３とが共存する領域が存在しないことが知られている。
【００５４】
しかるに、Ｍｎ２Ｏ３は、８００℃以上の温度領域ではＦｅ２Ｏ３に比べ、より高い酸素分圧で還元性雰囲気となる。したがって、Ｃｕ−Ｃｕ２Ｏの平衡酸素分圧以下の酸素分圧では、Ｍｎ２Ｏ３はＦｅ２Ｏ３に比べ強還元性雰囲気となり、このためＭｎ２Ｏ３が優先的に還元されて焼結を完了させることが可能となる。つまり、Ｍｎ２Ｏ３がＦｅ２Ｏ３に比べて優先的に還元されることから、Ｆｅ２Ｏ３がＦｅ３Ｏ４に還元される前に焼成処理を完了させることが可能となる。
【００５５】
このようにＦｅ２Ｏ３の含有モル量を化学量論組成から減量させる一方で、同じ３価の元素化合物であるＭｎ２Ｏ３をフェライト磁器組成物中に含有させることにより、Ｃｕ−Ｃｕ２Ｏの平衡酸素分圧以下でＣｕ系材料とフェライト材料とを同時焼成しても、Ｍｎ２Ｏ３が優先的に還元されることから、Ｆｅ２Ｏ３が還元される前に焼結を完了させることが可能となり、Ｃｕ金属とＦｅ２Ｏ３とをより効果的に共存させることができる。そしてこれにより比抵抗ρが低下するのを回避でき、絶縁性を向上させることができる。
【００５６】
ただし、Ｆｅ２Ｏ３の含有モル量が２５ｍｏｌ％未満になると、Ｆｅ２Ｏ３の含有モル量が過度に少なくなって却って比抵抗ρの低下を招き、所望の絶縁性を確保できなくなる。
【００５７】
また、Ｍｎ２Ｏ３の含有モル量が１ｍｏｌ％未満になると、Ｍｎ２Ｏ３の含有モル量が過度に少なくなるため、Ｆｅ２Ｏ３がＦｅ３Ｏ４に還元されやすくなり、比抵抗ρが低下し、十分な絶縁性を確保できない。
【００５８】
また、Ｆｅ２Ｏ３の含有モル量が４７ｍｏｌ％を超える場合も、Ｆｅ２Ｏ３の含有モル量が過剰となってＦｅ２Ｏ３がＦｅ３Ｏ４に還元されやすくなり、比抵抗ρが低下し、十分な絶縁性を確保できない。
【００５９】
また、Ｍｎ２Ｏ３の含有モル量が１０ｍｏｌ％を超えた場合も、十分に大きな比抵抗ρを得ることができず、絶縁性を確保できない。
【００６０】
さらに、Ｆｅ２Ｏ３の含有モル量が２５ｍｏｌ％以上であっても３５ｍｏｌ％未満の場合、及びＦｅ２Ｏ３の含有モル量が４５ｍｏｌ％以上であっても４７ｍｏｌ％未満の場合は、Ｍｎ２Ｏ３の含有モル量が７．５ｍｏｌ％を超えると、却って比抵抗ρの低下を招き、所望の絶縁性を確保できなくなる。
【００６１】
そこで、本実施の形態では、Ｆｅ２Ｏ３及びＭｎ２Ｏ３の含有モル量は、図１の点Ａ〜点Ｈに囲まれた領域となるように各含有モル量を調整している。
【００６２】
尚、フェライト磁器組成物中のＺｎＯ及びＮｉＯの各含有モル量は、特に限定されるものではなく、Ｆｅ２Ｏ３、Ｍｎ２Ｏ３、及びＣｕＯの各含有モル量に応じて適宜設定することができるが、ＺｎＯ：６〜３３ｍｏｌ％、ＮｉＯ：残部となるように配合するのが好ましい。
【００６３】
すなわち、ＺｎＯの含有モル量が３３ｍｏｌ％を超えると、キュリー点Ｔｃが低下し、高温での動作保証がなされない可能性があることから、ＺｎＯの含有量は３３ｍｏｌ％以下が好ましい。
【００６４】
一方、ＺｎＯは透磁率μの向上に寄与する効果があるが、斯かる効果を発揮するためにはＺｎＯの含有モル量は６ｍｏｌ％が必要である。
【００６５】
したがって、ＺｎＯの含有モル量は６〜３３ｍｏｌ％が好ましい。
【００６６】
このように本フェライト磁器組成物は、Ｃｕの含有モル量がＣｕＯに換算して０〜５ｍｏｌ％であり、かつ、ＦｅをＦｅ２Ｏ３に換算したときの含有モル量ｘｍｏｌ％、及びＭｎをＭｎ２Ｏ３に換算したときの含有モル量ｙｍｏｌ％を（ｘ，ｙ）で表したときに、（ｘ，ｙ）が、上述した点Ａ〜点Ｈに囲まれる特定の範囲にあるので、Ｃｕ系材料と同時焼成しても、比抵抗ρの低下を招くこともなく、所望の絶縁性を確保することが可能となる。
【００６７】
具体的には、比抵抗ρは１０７Ω・ｃｍ以上の良好な絶縁性を得ることができる。そしてこれにより、インピーダンス特性等の電気特性の良好な所望のセラミック電子部品を得ることが可能となる。
【００６８】
また、ＺｎＯの含有モル量を６〜３３ｍｏｌ％とすることにより、良好な透磁率を有すると共に、十分なキュリー点を確保することができ、使用時の温度が高い条件下での動作が保証されたセラミック電子部品を得ることができる。
【００６９】
次に、上記フェライト磁器組成物を使用したセラミック電子部品について詳述する。
【００７０】
図２は本発明に係るセラミック電子部品としての交互巻コモンモードチョークコイル（以下、単に「コモンモードチョークコイル」という。）の一実施の形態を示す斜視図である。
【００７１】
このコモンモードチョークコイルは、部品素体１の両端面に第１〜第４の外部電極２ａ〜２ｄが形成されている。
【００７２】
すなわち、部品素体１は第１のコイル導体と、該第１のコイル導体と略同一形状であって始端及び終端が前記第１のコイル導体に対し一定の離間距離を有して配された第２のコイル導体とが磁性体部に埋設されている。また、第１のコイル導体の始端が第１の外部電極２ａに電気的に接続され、第１のコイル導体の終端は第２の外部電極２ｂに接続されている。また、第２のコイル導体の始端は第３の外部電極２ｃに電気的に接続され、第２のコイル導体の終端は第４の外部電極２ｄに接続されている。
【００７３】
そして、本実施の形態では、第１及び第２のコイル導体がＣｕを主成分とした導電性材料で形成されると共に、磁性体部が上述した本発明のフェライト磁器組成物で形成されている。これによりＣｕが酸化されたりＦｅ２Ｏ３が還元されることもなく、所望の良好な電気特性や磁気特性を有し、比抵抗ρを１０７ＭΩ以上に改善することができる。そしてその結果、特定周波数域で高いインピーダンスを有するノイズ吸収に適したコモンモードチョークコイルを得ることができる。
【００７４】
また、コイル導体にＣｕ系材料を使用しているので、対向面積が大きくなってもＡｇ系材料のようにマイグレーションが生じるのを極力回避することができ、絶縁抵抗の低下を招くこともなく高信頼性を有するコモンモードチョークコイルを得ることが可能となる。
【００７５】
図３は部品素体１の分解平面図である。
【００７６】
以下、この図３を参照しながら上記コモンモードチョークコイルの製造方法を詳述する。
【００７７】
まず、セラミック素原料として、Ｆｅ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＮｉＯ、及び必要に応じてＣｕＯを用意する。そして、ＣｕＯが０〜５ｍｏｌ％であって、Ｆｅ２Ｏ３及びＭｎ２Ｏ３が点Ａ〜点Ｈで囲まれる特定領域を満たすように各セラミック素原料を秤量する。
【００７８】
次いで、これらの秤量物を純水及びＰＳＺ（部分安定化ジルコニア）ボール等の玉石と共にポットミルに入れ、湿式で十分に混合粉砕し、蒸発乾燥させた後、７００〜８００℃の温度で所定時間仮焼する。
【００７９】
次いで、これらの仮焼粉末に、ポリビニルブチラール系等の有機バインダ、エタノール、トルエン等の有機溶剤、及びＰＳＺボールと共に、再びポットミルに投入し、十分に混合粉砕し、セラミックスラリーを作製する。
【００８０】
次に、ドクターブレード法等を使用して前記セラミックスラリーをシート状に成形加工し、所定膜厚の磁性体セラミックグリーンシート（セラミック薄層体；以下、単に「磁性体シート」という。）３ａ〜３ｉを作製する。
【００８１】
次いで、これらの磁性体シート３ａ〜３ｉのうち磁性体シート３ｂ〜３ｇについて、レーザ加工機を使用し、所定箇所にビアホールを形成する。
【００８２】
次に、Ｃｕを主成分とした導電性ペースト（以下、「Ｃｕペースト」という。）を用意する。そして、該Ｃｕペーストを使用してスクリーン印刷し、磁性体シート３ｃ〜３ｆ上に第１のコイルパターン４ａ、４ｂ又は第２のコイルパターン５ａ、５ｂを形成し、磁性体シート３ｂ、３ｇ、３ｈ上に電極パターン６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂを形成し、かつ、ビアホールを前記導電性ペーストで充填しビア導体８ａ〜８ｅ、９ａ〜９ｆを作製する。
【００８３】
尚、図２（ｃ）〜（ｆ）はコイル導体の本体部を示しており、したがって必要とされるターン数に応じ、図２（ｃ）〜（ｆ）の工程は繰り返される。
【００８４】
そして、これら磁性体シート３ｂ〜３ｈを積層し、上下両主面に外装用磁性体シート３ａ、３ｉを配し、これらを加圧・圧着させ、所定寸法に切断して積層成形体を作製する。
【００８５】
そしてこれにより電極パターン６ａはビア導体８ａを介して第１のコイルパターン４ａに電気的に接続され、該第１のコイルパターン４ａはビア導体８ｂ、８ｃを介して第１のコイルパターン４ｂに接続され、さらに該第１のコイルパターン４ｂはビア導体８ｄ、８ｅを介して電極パターン６ｂに接続され、これにより第１のコイル導体が形成される。
【００８６】
同様に、電極パターン７ａはビア導体９ａ、９ｂを介して第２のコイルパターン５ａに電気的に接続され、該第２のコイルパターン５ａはビア導体９ｃ、９ｄを介して第２のコイルパターン５ｂに接続され、さらに該第２のコイルパターン５ｂはビア導体９ｅ、９ｆを介して電極パターン７ｂに接続され、これにより第２のコイル導体が形成される。そしてこれにより第１のコイル導体と第２のコイル導体とは交互に巻回され、第２のコイル導体は第１のコイル導体に対し始端及び終端が一定の離間距離を有して磁性体部に埋設されることになる。
【００８７】
次に、この積層成形体をＣｕが酸化しないような雰囲気下、加熱して十分に脱脂した後、Ｃｕ−Ｃｕ２Ｏの平衡酸素分圧以下となるようにＮ２−Ｈ２−Ｈ２Ｏの混合ガスで雰囲気調整された焼成炉に供給し、９００〜１０５０℃で所定時間焼成し、これにより部品素体１を得る。
【００８８】
次に、部品素体１の側面に、Ｃｕ等を主成分とした外部電極用導電ペーストを塗布し、乾燥させた後、９００℃で焼き付けて第１〜第４の外部電極２ａ〜２ｄを形成し、これにより上述したコモンモードチョークコイルが作製される。
【００８９】
このように本実施の形態では、Ｃｕの含有モル量がＣｕＯに換算して０〜５ｍｏｌ％であり、かつ、ＦｅをＦｅ２Ｏ３に換算したときの含有モル量ｘｍｏｌ％、及びＭｎをＭｎ２Ｏ３に換算したときの含有モル量ｙｍｏｌ％を（ｘ，ｙ）で表したときに、（ｘ，ｙ）が、所定の領域となるようにＦｅ化合物、Ｍｎ化合物、Ｃｕ化合物、Ｚｎ化合物、及びＮｉ化合物をそれぞれ秤量し、これら秤量物を混合した後、仮焼して仮焼粉末を作製する仮焼工程と、前記仮焼粉末から磁性体シート３ａ〜３ｉを作製する磁性体シート作製工程と、Ｃｕペーストを磁性体シート３ｃ、３ｅに塗布して第１のコイルパターン４ａ、４ｂを形成する第１のコイルパターン形成工程と、前記Ｃｕペーストを磁性体シート３ｄ、３ｆに塗布して第２のコイルパターン５ａ、５ｂを形成する第２のコイルパターン形成工程と、前記第１のコイルパターン４ａ、４ｂが形成された磁性体シート３ｃ、３ｅと前記第２のコイルパターン５ａ、５ｂが形成された磁性体シート３ｄ、３ｆとを交互に所定枚数積層し、第１のコイル導体及び第２のコイル導体を内蔵した積層体を形成する積層体形成工程と、Ｃｕ−Ｃｕ２Ｏの平衡酸素分圧以下の焼成雰囲気で前記積層体を焼成する焼成工程とを含んでいるので、Ｃｕ−Ｃｕ２Ｏの平衡酸素分圧以下の焼成雰囲気で磁性体シート３ａ〜３ｉとＣｕを主成分とした第１及び第２のコイル導体とを同時焼成しても、Ｆｅが還元されることもなく、絶縁性が良好で高信頼性を有するコモンモードチョークコイルを得ることができる。
【００９０】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上記実施の形態では、仮焼粉末からセラミックグリーンシート３ａ〜３ｉを作製しているが、セラミック薄層体であればよく、例えば、ＰＥＴフィルム上に印刷処理を行なって磁性塗膜を形成し、斯かる磁性塗膜上に導電膜であるコイルパターンや容量パターンを形成してもよい。
【００９１】
また、上記実施の形態では、第１及び第２のコイルパターン４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂをスクリーン印刷で形成しているが、これらコイルパターンの作製方法も特に限定されるものではなく、他の方法、例えばめっき法、転写法、或いはスパッタ等の薄膜形成方法で形成してもよい。
【００９２】
また、上記実施の形態では、交互巻コモンモードチョークコイルについて説明したが、Ｃｕを主成分とする導電性材料と同時焼成する用途に広範に使用することができ、他のセラミック電子部品、例えばトリファイラ等の三端子以上のセラミック電子部品にも適用可能であるのはいうまでもない。
【００９３】
次に、本発明の実施例を具体的に説明する。
【実施例１】
【００９４】
セラミック素原料として、Ｆｅ２Ｏ３、Ｍｎ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＣｕＯ、及びＮｉＯを用意し、含有モル量が表１〜３に示すような組成となるように、これらセラミック素原料を秤量した。すなわち、ＺｎＯを３０ｍｏｌ％、ＣｕＯを１ｍｏｌ％に固定し、Ｆｅ２Ｏ３とＭｎ２Ｏ３との含有モル量を種々異ならせ、残部がＮｉＯとなるように各セラミック素原料を秤量した。
【００９５】
次いで、これら秤量物を純水及びＰＳＺボールと共に塩化ビニル製のポットミルに入れ、湿式で十分に混合粉砕し、これを蒸発乾燥させた後、７５０℃の温度で仮焼し、仮焼粉末を得た。
【００９６】
次いで、この仮焼粉末を、ポリビニルブチラール系バインダ（有機バインダ）、エタノール（有機溶剤）、及びＰＳＺボールと共に、再び塩化ビニル製のポットミルに投入し、十分に混合粉砕し、セラミックスラリーを得た。
【００９７】
次に、ドクターブレード法を使用し、厚さが２５μｍとなるようにセラミックスラリーをシート状に成形し、これを縦５０ｍｍ、横５０ｍｍの大きさに打ち抜き、磁性体シートを作製した。
【００９８】
次いで、このようにして作製された磁性体シートを、厚さが総計で１．０ｍｍとなるように複数枚積層し、６０℃に加熱し、１００ＭＰａの圧力で６０秒間加圧して圧着し、その後、外径２０がｍｍ、内径が１２ｍｍとなるようにリング状に切り出し、セラミック成形体を得た。
【００９９】
次いで、得られたセラミック成形体を加熱して十分に脱脂した。そして、Ｎ２−Ｈ２−Ｈ２Ｏの混合ガスを焼成炉に供給して酸素分圧を６．７×１０-2Ｐａに調整した後、前記セラミック成形体を焼成炉に投入し、１０００℃の温度で２時間焼成し、これによりリング状試料を得た。
【０１００】
尚、この酸素分圧６．７×１０-2Ｐａは、１０００℃におけるＣｕ−Ｃｕ２Ｏの平衡酸素分圧である。したがって、セラミック成形体をＣｕ−Ｃｕ２Ｏの平衡酸素分圧で２時間焼成し、これにより試料番号１〜１０４のリング状試料を作製した。
【０１０１】
そして、試料番号１〜１０４の各リング状試料について、軟銅線を２０ターン巻回し、インピーダンスアナライザ（アジレント・テクノロジー社製、Ｅ４９９１Ａ）を使用し、測定周波数１ＭＨｚでインダクタンスを測定し、その測定値から透磁率μを求めた。
【０１０２】
次に、テルピネオール（有機溶剤）及びエチルセルロース樹脂（バインダ樹脂）を含有した有機ビヒクルにＣｕ粉末を混合し、三本ロールミルで混錬し、これによりＣｕペーストを作製した。
【０１０３】
次に、磁性体シートの表面にＣｕペーストをスクリーン印刷し、所定パターンの導電膜を作製した。そして、導電膜の形成された磁性体シートを所定順序で所定枚数積層し、導電膜の形成されていない磁性体シートで挟持し、圧着し、所定の大きさに切断し、積層成形体を得た。
【０１０４】
次いで、積層成形体を十分に脱脂した後、Ｎ２−Ｈ２−Ｈ２Ｏの混合ガスを焼成炉に供給して酸素分圧を６．７×１０-2Ｐａ（１０００℃におけるＣｕ−Ｃｕ２Ｏの平衡酸素分圧）に調整し、この積層成形体を焼成炉に供給して１０００℃の温度で２時間焼成し、内部電極が埋設されたセラミック焼結体を得た。
【０１０５】
次いで、このセラミック焼結体を水と共にポットに投入し、遠心バレル機を用いてセラミック焼結体にバレル処理を施し、これによりセラミック素体を得た。
【０１０６】
そして、セラミック素体の両端に、Ｃｕ等を主成分とした外部電極用ペーストを塗布し、乾燥させた後、酸素分圧を４．３×１０-3Ｐａに調整した焼成炉内で９００℃の温度で焼き付け処理を行い、試料番号１〜１０４の比抵抗測定用試料を作製した。尚、酸素分圧：４．３×１０-3Ｐａは温度９００℃におけるＣｕ−Ｃｕ２Ｏの平衡酸素分圧である。
【０１０７】
比抵抗測定用試料の外形寸法は、縦３．０ｍｍ、横３．０ｍｍ、厚み１．０ｍｍであった。
【０１０８】
図４は、比抵抗測定用試料の断面図であって、セラミック素体５１には引出部が互い違いとなるように内部電極５２ａ〜５２ｄが磁性体層５３に埋設され、かつ、セラミック素体５１の両端面には外部電極５４ａ、５４ｂが形成されている。
【０１０９】
次に、試料番号１〜１０４の比抵抗測定用試料について、外部電極５４ａ、５４ｂに５０Ｖの電圧を３０秒間印加し、電圧印加時の電流を測定した。そしてこの測定値から抵抗を算出し、試料寸法から比抵抗の対数logρ（以下、「比抵抗logρ」という。）を算出した。
【０１１０】
表１〜３は試料番号１〜１０４のフェライト組成と測定結果を示している。
【０１１１】
【表１】
【０１１２】
【表２】
【０１１３】
【表３】
【０１１４】
試料番号１〜１７、２２〜２５、３０〜３３、３９〜４１、４７〜４９、５５〜５７、６３〜６５、７１〜７３、７８〜８１、及び８６〜１０４は、図１の斜線部Ｘの領域外であるので、比抵抗logρが７未満となって比抵抗logρが小さく、所望の絶縁性を得ることができなかった。
【０１１５】
これに対し試料番号１８〜２１、２６〜２９、３４〜３８、４２〜４６、５０〜５４、５８〜６２、６６〜７０、７４〜７７、及び８２〜８５は、図１の斜線部Ｘに囲まれる領域内にあるので、比抵抗logρが７以上となり、良好な絶縁性が得られ、透磁率μも５０以上の実用的に十分な値が得られることが分かった。
【実施例２】
【０１１６】
セラミック素原料を、表４に示すように、Ｆｅ２Ｏ３の含有モル量を４４ｍｏｌ％、Ｍｎ２Ｏ３の含有モル量を５ｍｏｌ％と本発明範囲内とし、さらにＺｎＯの含有モル量を３０ｍｏｌ％とし、ＣｕＯを種々異ならせ、残部がＮｉＯとなるように秤量した。そしてそれ以外は、実施例１と同様の方法・手順で試料番号２０１〜２０９のリング状試料及び比抵抗測定用試料を作製した。
【０１１７】
次いで、試料番号２０１〜２０９について、実施例１と同様の方法・手順で比抵抗logρ及び透磁率を測定した。
【０１１８】
表４は、試料番号２０１〜２０９のフェライト組成と測定結果を示している。
【０１１９】
【表４】
【０１２０】
試料番号２０７〜２０９は、ＣｕＯの含有モル量が５ｍｏｌ％を超えているため、比抵抗logρが７未満となって比抵抗logρが小さく、所望の絶縁性を得ることができなかった。
【０１２１】
これに対し２０１〜２０６は、ＣｕＯの含有モル量が０〜５ｍｏｌ％と本発明範囲内であるので、比抵抗logρが７以上となり、良好な絶縁性が得られ、透磁率μも２１０以上と良好な結果が得られた。
【実施例３】
【０１２２】
セラミック素原料を、表５に示すように、Ｆｅ２Ｏ３の含有モル量を４４ｍｏｌ％、Ｍｎ２Ｏ３の含有モル量を５ｍｏｌ％、ＣｕＯの含有モル量を１ｍｏｌ％と本発明範囲内とし、ＺｎＯの含有モル量を種々異ならせ、残部がＮｉＯとなるように秤量した。そしてそれ以外は、実施例１と同様の方法・手順で試料番号３０１〜３０９のリング状試料及び比抵抗測定用試料を作製した。
【０１２３】
次いで、試料番号３０１〜３０９について、実施例１と同様の方法・手順で比抵抗logρ及び透磁率を測定した。
【０１２４】
また、試料番号３０１〜３０９について、振動試料型磁力計（東英工業社製ＶＳＭ−５−１５型）を使用し、１Ｔ（テスラ）の磁界を印加し、飽和磁化の温度依存性を測定した。そして、この飽和磁化の温度依存性からキュリー点Ｔｃを求めた。
【０１２５】
表５は、試料番号３０１〜３０９のフェライト組成と測定結果を示している。
【０１２６】
【表５】
【０１２７】
試料番号３０９は、ＺｎＯの含有モル量が３３ｍｏｌ％を超えているので、比抵抗logρや透磁率μは良好であったが、キュリー点Ｔｃが１１０℃となり、他の試料に比べて低くなることが分った。
【０１２８】
また、試料番号３０１、３０２は、ＺｎＯの含有モル量が６ｍｏｌ％未満であるので、比抵抗logρやキュリー点Ｔｃは良好であったが、透磁率μが２０以下に低下した。
【０１２９】
これに対し試料番号３０３〜３０８は、ＺｎＯの含有モル量が６〜３３ｍｏｌ％であるので、キュリー点Ｔｃは１６５℃以上となって１３０℃程度の高温下での動作保証を得ることができ、また、透磁率μも３５以上となって実用的な透磁率μが得られることが分かった。
【０１３０】
以上よりＺｎＯの含有モル量を増加させると透磁率μが大きくなるが、過度に増量させるとキュリー点Ｔｃが低下することが確認された。
【実施例４】
【０１３１】
実施例１で作製した試料番号１、実施例２で作製した試料番号２０３、試料番号２０９と同一組成の磁性体シートを使用し、コモンモードチョークコイルを作製した（図２、３参照）。
【０１３２】
すなわち、試料番号１及び試料番号２０３の磁性体シートについては、第１及び第２のコイル導体材料にＣｕを使用し、試料番号１′、２０３′の試料（コモンモードチョークコイル）を作製した。
【０１３３】
また、試料番号２０９の磁性体シートについては、第１及び第２のコイル導体材料にＡｇを使用し、試料番号２０９′の試料（コモンモードチョークコイル）を作製した。
【０１３４】
尚、試料番号２０９′の試料を作製するために、実施例１〜３で使用したＣｕペーストの他、Ａｇを主成分とした導電性ペースト（以下、「Ａｇペースト」という。）を用意した。
【０１３５】
そして、以下の手順で試料番号１′、２０３′、及び２０９′の試料を作製した。
【０１３６】
すなわち、まず、試料番号１、２０３及び２０９の磁性体シートの所定箇所にレーザ加工機を使用し、所定箇所にビアホールを形成した。
【０１３７】
次に、Ｃｕペースト又はＡｇペーストを使用してスクリーン印刷し、磁性体シート上に第１及び第２のコイルパターンを形成し、かつ、ビアホールを前記Ｃペースト又はＡｇペーストで充填しビア導体を作製した。
【０１３８】
そして、これら磁性体シートを積層し、上下両主面に外装用磁性体シートを配し、これらを６０℃に加熱し１００ＭＰａの圧力で６０秒間加圧して圧着し、所定寸法に切断し、試料番号１′、２０３′及び２０９′の積層成形体を作製した。
【０１３９】
次に、試料番号１′及び２０３′については、Ｃｕが酸化しないような雰囲気下、加熱して十分に脱脂した後、酸素分圧が６．７×１０-2ＰａとなるようにＮ２−Ｈ２−Ｈ２Ｏの混合ガスで雰囲気調整された焼成炉に供給し、１０００℃の温度で２時間焼成し、部品素体を得た。
【０１４０】
次いで、上記部品素体の側面に、Ｃｕを主成分とした外部電極用導電ペーストを塗布し、乾燥させ、その後、酸素分圧を４．３×１０-３Ｐａに調整した焼成炉内で９００℃の温度で焼き付け処理を行い、これにより第１〜第４の外部電極を形成した。次いで、電解めっきを施して、第１〜第４の外部電極の表面にＮｉ皮膜及びＳｎ皮膜を順次形成し、これにより試料番号１′、２０３′及び２０９′のコモンモードチョークコイルを作製した。
【０１４１】
一方、試料番号２０９′ついては、部品素体の側面に、Ａｇを主成分とした外部電極用導電ペーストを塗布し、乾燥させ、その後、大気雰囲気下、７５０℃の温度で焼き付け処理を行い、これにより第１〜第４の外部電極を形成した。そしてその後は、試料番号１′、２０３′と同様、電解めっきを施して、第１〜第４の外部電極の表面にＮｉ皮膜及びＳｎ皮膜を順次形成し、これにより試料番号２０９′のコモンモードチョークコイルを作製した。
【０１４２】
尚、作製された各試料の外形寸法は、縦：２．０ｍｍ、横：１.２ｍｍ、厚み：１．０ｍｍであった。また、各試料は、第１のコイル導体と第２コイル導体の層間距離は２０μｍとなるように調整した。
【０１４３】
次に、試料番号１′、２０３′及び２０９′の各試料について、インピーダンスアナライザ（アジレント・テクノロジー社製Ｅ４９９１Ａ）を使用し、周波数１００ＭＨｚでのインピーダンスを測定した。
【０１４４】
表６は、試料番号１′、２０３′及び２０９′の各試料のフェライト組成及び測定結果を示している。
【０１４５】
【表６】
【０１４６】
この表６から明らかなように、試料番号１′は、インピーダンスが３００Ωと低くなった。これは試料番号１の比抵抗logρが２．８と低く、このためインピーダンスも低くなったものと思われる。
【０１４７】
一方、試料番号２０３′は、試料番号２０３の比抵抗logρが８．２と高く、インピーダンスは７００〜８００Ωと高い値が得られた。
【０１４８】
尚、試料番号２０９′は、導電性材料にＡｇを使用し、大気雰囲気で焼成しているため、Ｆｅ２Ｏ３が還元されることもないことから、インピーダンスに関しては、測定周波数１００ＭＨｚで７００〜８００Ωと良好な結果が得られた。
【０１４９】
次に、試料番号２０３′及び２０９′の各試料３０個について、温度７０℃、湿度９５％ＲＨの環境下、第１のコイル導体と第２のコイル導体との間に５Ｖの直流電圧を負荷し、耐湿負荷試験を行った。そして、試験開始前、試験開始後１０時間、１００時間、５００時間、及び１０００時間経過時の絶縁抵抗をエレクトロメータ（アドバンテスト社製Ｒ８３４０Ａ）を使用して測定し、絶縁抵抗の平均値を求めた。
【０１５０】
表７はその測定結果を示している。
【０１５１】
また、図５は絶縁抵抗logＩＲの経時変化を示し、図６は抵抗変化率の経時変化を示している。図５及び図６中、実線が本発明試料である試料番号２０３′、破線が本発明の範囲外試料である試料番号２０９′を示している。尚、横軸が時間（ｈ）、縦軸が絶縁抵抗logＩＲ（Ｒ：ＭΩ）、横軸が抵抗変化率（％）である。
【０１５２】
【表７】
【０１５３】
試料番号２０９′は、第１及び第２のコイル導体にＡｇを使用しているため、マイグレーションが生じ、絶縁抵抗logＩＲが時間の経過と共に顕著に低下し、抵抗低下率も１０００時間経過時には５４．９％と高くなった。
【０１５４】
これに対し試料番号２０３′は、第１及び第２のコイル導体にＣｕを使用しているため、マイグレーションが生じず、絶縁抵抗logＩＲは時間が経過しても殆ど変わらず、抵抗低下率も１０００時間が経過しても３．２％と良好であり、結合係数が高く、信頼性の高い交互巻コモンモードチョークコイルが得られることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【０１５５】
Ｃｕを主成分とする導電性材料を使用することにより、磁性体材料と同時焼成しても、絶縁性が良好で、良好な電気特性を有し、かつマイグレーションの発生を極力回避できる交互巻コモンモードチョークコイル等のセラミック電子部品を実現できる。
【符号の説明】
【０１５６】
３ｃ〜３ｆ セラミックグリーンシート
４ａ、４ｂ 第１のコイルパターン
５ａ、５ｂ 第２のコイルパターン
８ｃ、８ｅ ビア導体（第１のコイル導体用ビア導体）
９ｂ、９ｄ ビア導体（第２のコイル導体用ビア導体）
【技術分野】
【０００１】
本発明はフェライト磁器組成物、セラミック電子部品、及びセラミック電子部品の製造方法に関し、より詳しくは、Ｃｕを主成分とした導電性材料との同時焼成が可能なフェライト磁器組成物、該フェライト磁器組成物を使用したコモンモードチョークコイル等のセラミック電子部品とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、各種電子機器の信号ラインや電源ラインとＧＮＤ（グランド）間で発生するコモンモードのノイズ除去にはコモンモードチョークコイルが広く使用されている。
【０００３】
このコモンモードチョークコイルでは、ノイズ成分はコモンモードで伝送され、信号成分はノーマルモードで伝送されることから、これらの伝送モードの相違を利用し、信号とノイズに分離してノイズ除去を行っている。
【０００４】
そして、例えば、特許文献１には、図７に示すように、複数の絶縁性材料層１０１、１０２と複数のコイル導体１０３ａ〜１０３ｄ、１０４ａ〜１０４ｄを積み重ねて構成した積層焼結体１０５と、前記コイル導体１０３ａ〜１０３ｄ、１０４ａ〜１０４ｄを電気的に接続して構成し、磁気的に相互に結合された少なくとも二つ以上のコイル１０６、１０７とを備え、前記二つ以上のコイル１０６、１０７が積層焼結体１０５の積み重ね方向に配置され、かつ、前記各コイル１０６、１０７を構成する前記コイル導体相互間の距離ｄが、隣り合う前記コイル間の距離Ｄより小さくした積層型コモンモードチョークコイルが提案されている。
【０００５】
この特許文献１では、隣り合うコイルの巻き方向が相互に逆方向になるようにしているので、近接するコイル導体１０３ａ〜１０３ｄ、１０４ａ〜１０４ｄ間に大きな電位差が発生せず、隣り合う二つのコイル１０６、１０７間の浮遊容量を抑制でき、これにより高周波帯域でのノイズ除去効果が良好な積層型コモンモードチョークコイルを得ようとしている。
【０００６】
尚、この特許文献１のコモンモードチョークコイルは、巻き方向の異なるコイル１０６とコイル１０７とがコイル間の距離Ｄを有して並列的に存在することから、一般に並列巻コモンモードチョークコイルと呼称されている。
【０００７】
また、特許文献２には、始端と終端とを有するほぼ１ターンの環状の導体パターンが形成されて第１のコイルを構成する概略四角形状の第１の磁性体シートと、始端と終端とを有する実質的に１ターンの環状の導体パターンが形成されて第２のコイルを構成する概略四角形状の第２の磁性体シートとが交互に積層されたコモンモードチョークコイルが提案されている。
【０００８】
この特許文献２では、図８に示すように、第１コイルＬ１のＡに入力した信号はＢに出力され、磁束αを発生する。そして、この信号は、第２コイルＬ２のＣから入力してＤに出力されるとき、第２コイルＬ２は第１コイルＬ１と同相巻きとなっているので、前記磁束αとは逆向きの磁束βを発生する。また、第１コイルＬ１及び第２コイルＬ２は同じ巻数で、しかも同一コアに対して導体パターンが形成されているので、両コイルＬ１、Ｌ２によって発生する磁束αと磁束βは同密度となり、磁束αと磁束βとは磁性体内で相殺される。すなわち、ノーマルモードではチョークコイルとしては作用せず、コモンモードのノイズに対してのみチョークとして作用することとなる。
【０００９】
そして、この特許文献２のコモンモードチョークコイルは、第１の磁性体シートと第２の磁性体シートとを交互に積層し、第１のコイルと第２のコイルとを磁性体部に埋設させていることから交互巻コモンモードチョークコイルと呼称されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第２９５８５２３号公報（請求項１、段落番号〔００２６〕等）
【特許文献２】実公平７−４５９３２号公報（請求項１、第６欄第３０行目〜同欄第４２行目等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、コモンモードチョークコイルの性能は、結合係数（磁気で結合したコイル間の磁気結合の度合いを示す指標）で評価することができる。すなわち、結合係数は最大値が「１」であり、この結合係数が大きいほど、ノーマルモードのインピーダンスが小さくなり、信号への影響が小さくなる。
【００１２】
そして、特許文献１のような並列巻コモンモードチョークコイルは、コイル１０６、コイル１０７とが離間して存在するため、結合係数は高々０．２程度と低いのに対し、交互巻コモンモードチョークコイルは第１のコイルパターンが形成された第１の磁性体シートと第２のコイルパターンが形成された第２の磁性体シートとが交互に積層されているため、０．８以上の高い結合係数を得ることが可能である。すなわち、原理的には交互巻コモンモードチョークコイルは、並列巻コモンモードチョークコイルに比べ、高性能なノイズ除去が可能であると考えられる。
【００１３】
しかしながら、通常、フェライト材料に広く使用されるＮｉ−Ｚｎ系材料は、大気雰囲気で焼成されるのが一般的であり、コイル導体と磁性体材料とを同時焼成する観点から、コイル導体材料としてＡｇ系材料が使用される。
【００１４】
ところが、特許文献２のような交互巻コモンモードチョークコイルの場合、電位差を生じる第１のコイルと第２のコイルの対向面積が大きく、かつＡｇ系材料はマイグレーションが生じ易いことから、高湿度環境下で長時間放置すると異常が生じるおそれがあり、高い信頼性を得るのは困難である。
【００１５】
したがって、このようなマイグレーションの発生を防止する観点からは、コイル導体にＣｕ系材料を使用するのが望ましいと考えられる。
【００１６】
しかるに、Ｃｕ−Ｃｕ２Ｏの平衡酸素分圧とＦｅ２Ｏ３−Ｆｅ３Ｏ４の平衡酸素分圧との関係から、８００℃以上の高温ではＣｕとＦｅ２Ｏ３とが共存する領域が存在しないことが知られている。
【００１７】
すなわち、８００℃以上の温度では、Ｆｅ２Ｏ３の状態を維持するような酸化性雰囲気に酸素分圧を設定して焼成を行った場合、Ｃｕも酸化されてＣｕ２Ｏを生成する。一方、Ｃｕ金属の状態を維持するような還元性雰囲気に酸素分圧を設定して焼成を行った場合は、Ｆｅ２Ｏ３が還元されてＦｅ３Ｏ４を生成する。
【００１８】
このようにＣｕとＦｅ２Ｏ３とが共存する領域が存在しないことから、Ｃｕが酸化しないような還元性雰囲気で焼成すると、Ｆｅ２Ｏ３がＦｅ３Ｏ４に還元されるため比抵抗ρが低下し、このため電気特性の劣化を招くおそれがある。
【００１９】
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであって、Ｃｕを主成分とする導電性材料と同時焼成しても、絶縁性を確保でき、良好な電気特性を得ることができるフェライト磁器組成物、該フェライト磁器組成物を使用した高信頼性を有するコモンモードチョークコイル等のセラミック電子部品、及びセラミック電子部品の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明者らは、一般式Ｘ２Ｏ３・ＭｅＯ（ＸはＦｅ、Ｍｎ、ＭｅはＺｎ、Ｃｕ、Ｎｉ）で表わされるスピネル型結晶構造のフェライト材料について鋭意研究を行ったところ、ＣｕＯの含有モル量を５ｍｏｌ％以下とした上で、Ｆｅ２Ｏ３とＭｎ２Ｏ３との配合量を特定範囲とすることにより、Ｃｕ系材料とフェライト材料とを同時焼成しても、所望の良好な絶縁性を得ることができ、これにより良好な電気特性を有するセラミック電子部品を得ることが可能であるという知見を得た。
【００２１】
本発明はこのような知見に基づきなされたものであって、本発明に係るフェライト磁器組成物は、少なくともＦｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、及びＺｎを含有したフェライト磁器組成物であって、Ｃｕの含有モル量がＣｕＯに換算して０〜５ｍｏｌ％であり、かつ、ＦｅをＦｅ２Ｏ３に換算したときの含有モル量ｘｍｏｌ％、及びＭｎをＭｎ２Ｏ３に換算したときの含有モル量ｙｍｏｌ％を（ｘ，ｙ）で表したときに、（ｘ，ｙ）が、Ａ（２５,１）、Ｂ（４７，１）、Ｃ（４７，７．５）、Ｄ（４５，７．５）、Ｅ（４５，１０）、Ｆ（３５，１０）、Ｇ（３５，７．５）、及びＨ（２５，７．５）で囲まれる領域にあることを特徴としている。
【００２２】
また、本発明者らの更なる鋭意研究の結果、より一層良好な特性を得る観点からは、フェライト磁器組成物磁中にＺｎＯを含有させるのが好ましいが、ＺｎＯの含有量が３３ｍｏｌ％を超えるとキュリー点Ｔｃが低下し、高温での動作保証が損なわれて信頼性の低下を招くおそれがあることが分かった。
【００２３】
すなわち、本発明のフェライト磁器組成物は、前記Ｚｎの含有モル量が、ＺｎＯに換算して３３ｍｏｌ％以下であるのが好ましい。
【００２４】
さらに、本発明者らの研究結果により、フェライトの透磁率μを考慮すると、ＺｎＯの含有量は６ｍｏｌ％以上であるのが望ましいことが分かった。
【００２５】
すなわち、本発明のフェライト磁器組成物は、前記Ｚｎの含有モル量が、ＺｎＯに換算して６ｍｏｌ％以上であるのが好ましい。
【００２６】
また、本発明に係るセラミック電子部品は、第１のコイル導体と、該第１のコイル導体と略同一形状であって始端及び終端が前記第１のコイル導体に対し一定の離間距離を有して配された第２のコイル導体とが磁性体部に埋設されたセラミック電子部品であって、前記第１のコイル導体及び前記第２のコイル導体がＣｕを主成分とする導電性材料で形成されると共に、前記磁性体部が、上述したフェライト磁器組成物で形成されていることを特徴としている。
【００２７】
また、本発明のセラミック電子部品は、前記第１及び第２のコイル導体と前記磁性体部は同時焼成されてなるのが好ましい。
【００２８】
また、本発明のセラミック電子部品は、Ｃｕ−Ｃｕ２Ｏの平衡酸素分圧以下の雰囲気で焼成されてなるのが好ましい。
【００２９】
また、本発明に係るセラミック電子部品の製造方法は、Ｃｕの含有モル量がＣｕＯに換算して０〜５ｍｏｌ％であり、かつ、ＦｅをＦｅ２Ｏ３に換算したときの含有モル量ｘｍｏｌ％、及びＭｎをＭｎ２Ｏ３に換算したときの含有モル量ｙｍｏｌ％を（ｘ，ｙ）で表したときに、（ｘ，ｙ）が、Ａ（２５,１）、Ｂ（４７，１）、Ｃ（４７，７．５）、Ｄ（４５，７．５）、Ｅ（４５，１０）、Ｆ（３５，１０）、Ｇ（３５，７．５）、及びＨ（２５，７．５）で囲まれる領域を満たすようにＦｅ化合物、Ｍｎ化合物、Ｃｕ化合物、Ｚｎ化合物、及びＮｉ化合物を秤量し、これら秤量物を混合した後、仮焼して仮焼粉末を作製する仮焼工程と、前記仮焼粉末からセラミック薄層体を作製するセラミック薄層体作製工程と、Ｃｕを主成分とする第１のコイルパターンを前記セラミック薄層体上に形成する第１のコイルパターン形成工程と、Ｃｕを主成分とする第２のコイルパターンを前記セラミック薄層体上に形成する第２のコイルパターン形成工程と、前記第１のコイルパターンが形成された前記セラミック薄層体と前記第２のコイルパターンが形成された前記セラミック薄層体とを交互に所定枚数積層し、第１のコイル導体及び第２のコイル導体を内蔵した積層体を形成する積層体形成工程と、Ｃｕ−Ｃｕ２Ｏの平衡酸素分圧以下の焼成雰囲気で前記積層体を焼成する焼成工程とを含んでいることを特徴としている。
【００３０】
また、本発明のセラミック電子部品の製造方法は、前記第１のコイルパターンが形成された前記セラミック薄層体の表面に前記第１のコイルパターンと電気的に絶縁された前記第２のコイル導体用ビア導体を形成し、前記第２のコイルパターンが形成された前記セラミック薄層体の表面に前記第２のコイルパターンと電気的に絶縁された前記第１のコイル導体用ビア導体を形成するのが好ましい。
【発明の効果】
【００３１】
上記フェライト磁器組成物によれば、Ｃｕの含有モル量がＣｕＯに換算して０〜５ｍｏｌ％であり、かつ、ＦｅをＦｅ２Ｏ３に換算したときの含有モル量ｘｍｏｌ％、及びＭｎをＭｎ２Ｏ３に換算したときの含有モル量ｙｍｏｌ％を（ｘ，ｙ）で表したときに、（ｘ，ｙ）が、上述した点Ａ〜点Ｈで囲まれる特定領域にあるので、Ｃｕ系材料と同時焼成しても、Ｃｕが酸化されたりＦｅ２Ｏ３が還元されるのを抑制することができ、これにより比抵抗ρの低下を招くこともなく、所望の絶縁性を確保することができる。
【００３２】
具体的には、比抵抗ρは１０７Ω・ｃｍ以上の良好な絶縁性を得ることができる。そしてこれにより、インピーダンス特性等の電気特性の良好な所望のセラミック電子部品を得ることが可能となる。
【００３３】
また、Ｚｎの含有モル量をＺｎＯに換算して３３ｍｏｌ％以下とすることにより、十分なキュリー点を確保することができ、使用時の温度が高い条件下での動作保証がなされたセラミック電子部品を得ることができる。
【００３４】
さらに、Ｚｎの含有モル量をＺｎＯに換算して６ｍｏｌ％以上とすることにより、良好な透磁率を確保することが可能となる。
【００３５】
また、本発明のセラミック電子部品によれば、第１のコイル導体と、該第１のコイル導体と同一形状であって始端及び終端が前記第１のコイル導体に対し一定の離間距離を有して配された第２のコイル導体とが磁性体部に埋設されたセラミック電子部品であって、前記第１のコイル導体及び前記第２のコイル導体がＣｕを主成分とする導電性材料で形成されると共に、前記磁性体部が、上述したフェライト磁器組成物で形成されているので、Ｃｕ系材料と同時焼成しても所望の良好な電気特性や磁気特性を有すると共に、マイグレーションが生じるのを回避することが可能となり、高信頼性を有するセラミック電子部品を得ることが可能となる。
【００３６】
すなわち、第１及び第２のコイル導体がＣｕを主成分とした導電性材料で形成されているので、第１のコイル導体と第２のコイル導体との対向面積が大きくなっても、Ａｇ系材料のようにマイグレーションが生じるのを回避することができる。したがって、高湿度下で長時間放置しても良好な絶縁抵抗を得ることができ、高信頼性を有するセラミック電子部品としての交互巻コモンモードチョークを得ることができる。
【００３７】
また、Ｃｕ−Ｃｕ２Ｏの平衡酸素分圧以下の雰囲気で焼成されることにより、第１及び第２のコイル導体にＣｕを主成分とする導電性材料を使用して磁性体部と同時焼成しても、Ｃｕが酸化されることなく、焼結させることができ、耐湿性の良好な高信頼性を有するコモンモードチョークコイルを得ることができる。
【００３８】
また、本発明のセラミック電子部品の製造方法によれば、Ｃｕの含有モル量がＣｕＯに換算して０〜５ｍｏｌ％であり、かつ、ＦｅをＦｅ２Ｏ３に換算したときの含有モル量ｘｍｏｌ％、及びＭｎをＭｎ２Ｏ３に換算したときの含有モル量ｙｍｏｌ％を（ｘ，ｙ）で表したときに、（ｘ，ｙ）が、所定の領域を満たすようにＦｅ化合物、Ｍｎ化合物、Ｃｕ化合物、Ｚｎ化合物、及びＮｉ化合物を秤量し、これら秤量物を混合した後、仮焼して仮焼粉末を作製する仮焼工程と、前記仮焼粉末からセラミック薄層体を作製するセラミック薄層体作製工程と、Ｃｕを主成分とする第１のコイルパターンを前記セラミック薄層体上に形成する第１のコイルパターン形成工程と、Ｃｕを主成分とする第２のコイルパターンを前記セラミック薄層体上に形成する第２のコイルパターン形成工程と、前記第１のコイルパターンが形成された前記セラミック薄層体と前記第２のコイルパターンが形成された前記セラミック薄層体とを交互に所定枚数積層し、第１のコイル導体及び第２のコイル導体を内蔵した積層体を形成する積層体形成工程と、Ｃｕ−Ｃｕ２Ｏの平衡酸素分圧以下の焼成雰囲気で前記積層体を焼成する焼成工程とを含んでいるので、Ｃｕ−Ｃｕ２Ｏの平衡酸素分圧以下の焼成雰囲気で前記セラミック薄層体とＣｕを主成分とした第１及び第２のコイル導体とを同時焼成しても、Ｆｅが還元されることもなく、絶縁性が良好で高信頼性を有するセラミック電子部品を得ることができる。
【００３９】
また、前記第１のコイルパターンが形成された前記セラミック薄層体の表面に前記第１のコイルパターンと電気的に絶縁された前記第２のコイル導体用ビア導体を形成し、前記第２のコイルパターンが形成された前記セラミック薄層体の表面に前記第２のコイルパターンと電気的に絶縁された前記第１のコイル導体用ビア導体を形成することにより、第１のコイル導体と第２のコイル導体の対向面積が大きくてもマイグレーションの発生を回避できる交互巻コモンモードチョークコイルを容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係るフェライト磁器組成物のＦｅ２Ｏ３とＭｎ２Ｏ３の組成範囲を示す図である。
【図２】本発明に係るセラミック電子部品としてのコモンモードチョークコイルの一実施の形態を示す斜視図である。
【図３】上記図２のコモンモードチョークコイルの要部を示す分解平面図である。
【図４】実施例１で作製された比抵抗測定用試料の断面図である。
【図５】実施例２で作製された本発明試料の抵抗値の経時変化を本発明範囲外の比較例試料と共に示した図である。
【図６】実施例２で作製された本発明試料の抵抗低下率の経時変化を本発明範囲外の比較例試料と共に示した図である。
【図７】特許文献１に記載された並列巻コモンモードチョークコイルを示す断面図である。
【図８】特許文献２に記載された交互巻コモンモードチョークコイルの作動原理を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
次に、本発明の実施の形態を詳説する。
【００４２】
本発明の一実施の形態としてのフェライト磁器組成物は、一般式Ｘ２Ｏ３・ＭｅＯで表わされるスピネル型結晶構造を有し、少なくとも３価の元素化合物であるＦｅ２Ｏ３、Ｍｎ２Ｏ３、及び２価の元素化合物であるＺｎＯ、ＮｉＯを含み、必要に応じて２価の元素化合物であるＣｕＯを含有している。
【００４３】
具体的には、本フェライト磁器組成物は、ＣｕＯの含有モル量が０〜５ｍｏｌ％とされ、Ｆｅ２Ｏ３及びＭｎ２Ｏ３の各含有モル量は、図１に示すように、Ｆｅ２Ｏ３の含有モル量をｘｍｏｌ％、Ｍｎ２Ｏ３の含有モル量をｙｍｏｌ％としたときに、（ｘ，ｙ）が点Ａ〜点Ｈで囲まれる斜線部Ｘの領域とされ、残部がＺｎＯ、ＮｉＯで形成されている。
【００４４】
ここで、点Ａ〜点Ｈの各点（ｘ，ｙ）は、以下の各含有モル量を示している。
【００４５】
Ａ（２５,１）、Ｂ（４７，１）、Ｃ（４７，７．５）、Ｄ（４５，７．５）、Ｅ（４５，１０）、Ｆ（３５，１０）、Ｇ（３５，７．５）、及びＨ（２５，７．５）
次に、ＣｕＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｍｎ２Ｏ３の各含有モル量を、上述の範囲にした理由について詳述する。
【００４６】
（１）ＣｕＯの含有モル量
Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトでは、融点が１０２６℃と低いＣｕＯをフェライト磁器組成物中に含有させることにより、より低温での焼成が可能となり、焼結性を向上させることができる。
【００４７】
一方、Ｃｕを主成分としたＣｕ系材料とフェライト材料とを同時焼成する場合、大気雰囲気で焼成するとＣｕは容易に酸化されてＣｕ２Ｏを生成することから、Ｃｕが酸化しないような還元性雰囲気で焼成する必要がある。
【００４８】
しかしながら、このような還元性雰囲気で焼成した場合、ＣｕＯの含有モル量が５ｍｏｌ％を超えると、フェライト原料中のＣｕＯが還元されてＣｕ２Ｏの生成量が増加し、このため比抵抗ρの低下を招くおそれがある。
【００４９】
そこで、本実施の形態では、ＣｕＯの含有モル量が５ｍｏｌ％以下、すなわち０〜５ｍｏｌ％となるように配合量を調整している。
【００５０】
（２）Ｆｅ２Ｏ３及びＭｎ２Ｏ３の各含有モル量
Ｆｅ２Ｏ３を化学量論組成から減量させ、Ｆｅの一部をＭｎで置換する形態でＭｎ２Ｏ３を含有させることにより、比抵抗ρが低下するのを回避でき、絶縁性の向上を図ることができる。
【００５１】
すなわち、スピネル型結晶構造（一般式Ｘ２Ｏ３・ＭｅＯ）の場合、化学量論組成では、Ｘ２Ｏ３（Ｘ：Ｆｅ、Ｍｎ）とＭｅＯ（Ｍｅ：Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｕ）との比率は５０：５０であり、Ｘ２Ｏ３とＭｅＯとは、通常、概ね化学量論組成となるように配合される。
【００５２】
そして、Ｃｕを主成分としたＣｕ系材料とフェライト材料とを同時焼成する場合、大気雰囲気で焼成するとＣｕは容易に酸化されてＣｕ２Ｏを生成することから、Ｃｕが酸化しないような還元性雰囲気で焼成する必要がある。一方、フェライト材料の主成分であるＦｅ２Ｏ３を還元性雰囲気で焼成するとＦｅ３Ｏ４を生成することから、Ｆｅ２Ｏ３に対しては酸化性雰囲気で焼成する必要がある。
【００５３】
しかしながら、〔発明が解決しようとする課題〕の項でも述べたように、Ｃｕ−Ｃｕ２Ｏの平衡酸素分圧とＦｅ３Ｏ４−Ｆｅ２Ｏ３の平衡酸素分圧との関係から、８００℃以上の温度で焼成する場合、Ｃｕ金属とＦｅ２Ｏ３とが共存する領域が存在しないことが知られている。
【００５４】
しかるに、Ｍｎ２Ｏ３は、８００℃以上の温度領域ではＦｅ２Ｏ３に比べ、より高い酸素分圧で還元性雰囲気となる。したがって、Ｃｕ−Ｃｕ２Ｏの平衡酸素分圧以下の酸素分圧では、Ｍｎ２Ｏ３はＦｅ２Ｏ３に比べ強還元性雰囲気となり、このためＭｎ２Ｏ３が優先的に還元されて焼結を完了させることが可能となる。つまり、Ｍｎ２Ｏ３がＦｅ２Ｏ３に比べて優先的に還元されることから、Ｆｅ２Ｏ３がＦｅ３Ｏ４に還元される前に焼成処理を完了させることが可能となる。
【００５５】
このようにＦｅ２Ｏ３の含有モル量を化学量論組成から減量させる一方で、同じ３価の元素化合物であるＭｎ２Ｏ３をフェライト磁器組成物中に含有させることにより、Ｃｕ−Ｃｕ２Ｏの平衡酸素分圧以下でＣｕ系材料とフェライト材料とを同時焼成しても、Ｍｎ２Ｏ３が優先的に還元されることから、Ｆｅ２Ｏ３が還元される前に焼結を完了させることが可能となり、Ｃｕ金属とＦｅ２Ｏ３とをより効果的に共存させることができる。そしてこれにより比抵抗ρが低下するのを回避でき、絶縁性を向上させることができる。
【００５６】
ただし、Ｆｅ２Ｏ３の含有モル量が２５ｍｏｌ％未満になると、Ｆｅ２Ｏ３の含有モル量が過度に少なくなって却って比抵抗ρの低下を招き、所望の絶縁性を確保できなくなる。
【００５７】
また、Ｍｎ２Ｏ３の含有モル量が１ｍｏｌ％未満になると、Ｍｎ２Ｏ３の含有モル量が過度に少なくなるため、Ｆｅ２Ｏ３がＦｅ３Ｏ４に還元されやすくなり、比抵抗ρが低下し、十分な絶縁性を確保できない。
【００５８】
また、Ｆｅ２Ｏ３の含有モル量が４７ｍｏｌ％を超える場合も、Ｆｅ２Ｏ３の含有モル量が過剰となってＦｅ２Ｏ３がＦｅ３Ｏ４に還元されやすくなり、比抵抗ρが低下し、十分な絶縁性を確保できない。
【００５９】
また、Ｍｎ２Ｏ３の含有モル量が１０ｍｏｌ％を超えた場合も、十分に大きな比抵抗ρを得ることができず、絶縁性を確保できない。
【００６０】
さらに、Ｆｅ２Ｏ３の含有モル量が２５ｍｏｌ％以上であっても３５ｍｏｌ％未満の場合、及びＦｅ２Ｏ３の含有モル量が４５ｍｏｌ％以上であっても４７ｍｏｌ％未満の場合は、Ｍｎ２Ｏ３の含有モル量が７．５ｍｏｌ％を超えると、却って比抵抗ρの低下を招き、所望の絶縁性を確保できなくなる。
【００６１】
そこで、本実施の形態では、Ｆｅ２Ｏ３及びＭｎ２Ｏ３の含有モル量は、図１の点Ａ〜点Ｈに囲まれた領域となるように各含有モル量を調整している。
【００６２】
尚、フェライト磁器組成物中のＺｎＯ及びＮｉＯの各含有モル量は、特に限定されるものではなく、Ｆｅ２Ｏ３、Ｍｎ２Ｏ３、及びＣｕＯの各含有モル量に応じて適宜設定することができるが、ＺｎＯ：６〜３３ｍｏｌ％、ＮｉＯ：残部となるように配合するのが好ましい。
【００６３】
すなわち、ＺｎＯの含有モル量が３３ｍｏｌ％を超えると、キュリー点Ｔｃが低下し、高温での動作保証がなされない可能性があることから、ＺｎＯの含有量は３３ｍｏｌ％以下が好ましい。
【００６４】
一方、ＺｎＯは透磁率μの向上に寄与する効果があるが、斯かる効果を発揮するためにはＺｎＯの含有モル量は６ｍｏｌ％が必要である。
【００６５】
したがって、ＺｎＯの含有モル量は６〜３３ｍｏｌ％が好ましい。
【００６６】
このように本フェライト磁器組成物は、Ｃｕの含有モル量がＣｕＯに換算して０〜５ｍｏｌ％であり、かつ、ＦｅをＦｅ２Ｏ３に換算したときの含有モル量ｘｍｏｌ％、及びＭｎをＭｎ２Ｏ３に換算したときの含有モル量ｙｍｏｌ％を（ｘ，ｙ）で表したときに、（ｘ，ｙ）が、上述した点Ａ〜点Ｈに囲まれる特定の範囲にあるので、Ｃｕ系材料と同時焼成しても、比抵抗ρの低下を招くこともなく、所望の絶縁性を確保することが可能となる。
【００６７】
具体的には、比抵抗ρは１０７Ω・ｃｍ以上の良好な絶縁性を得ることができる。そしてこれにより、インピーダンス特性等の電気特性の良好な所望のセラミック電子部品を得ることが可能となる。
【００６８】
また、ＺｎＯの含有モル量を６〜３３ｍｏｌ％とすることにより、良好な透磁率を有すると共に、十分なキュリー点を確保することができ、使用時の温度が高い条件下での動作が保証されたセラミック電子部品を得ることができる。
【００６９】
次に、上記フェライト磁器組成物を使用したセラミック電子部品について詳述する。
【００７０】
図２は本発明に係るセラミック電子部品としての交互巻コモンモードチョークコイル（以下、単に「コモンモードチョークコイル」という。）の一実施の形態を示す斜視図である。
【００７１】
このコモンモードチョークコイルは、部品素体１の両端面に第１〜第４の外部電極２ａ〜２ｄが形成されている。
【００７２】
すなわち、部品素体１は第１のコイル導体と、該第１のコイル導体と略同一形状であって始端及び終端が前記第１のコイル導体に対し一定の離間距離を有して配された第２のコイル導体とが磁性体部に埋設されている。また、第１のコイル導体の始端が第１の外部電極２ａに電気的に接続され、第１のコイル導体の終端は第２の外部電極２ｂに接続されている。また、第２のコイル導体の始端は第３の外部電極２ｃに電気的に接続され、第２のコイル導体の終端は第４の外部電極２ｄに接続されている。
【００７３】
そして、本実施の形態では、第１及び第２のコイル導体がＣｕを主成分とした導電性材料で形成されると共に、磁性体部が上述した本発明のフェライト磁器組成物で形成されている。これによりＣｕが酸化されたりＦｅ２Ｏ３が還元されることもなく、所望の良好な電気特性や磁気特性を有し、比抵抗ρを１０７ＭΩ以上に改善することができる。そしてその結果、特定周波数域で高いインピーダンスを有するノイズ吸収に適したコモンモードチョークコイルを得ることができる。
【００７４】
また、コイル導体にＣｕ系材料を使用しているので、対向面積が大きくなってもＡｇ系材料のようにマイグレーションが生じるのを極力回避することができ、絶縁抵抗の低下を招くこともなく高信頼性を有するコモンモードチョークコイルを得ることが可能となる。
【００７５】
図３は部品素体１の分解平面図である。
【００７６】
以下、この図３を参照しながら上記コモンモードチョークコイルの製造方法を詳述する。
【００７７】
まず、セラミック素原料として、Ｆｅ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＮｉＯ、及び必要に応じてＣｕＯを用意する。そして、ＣｕＯが０〜５ｍｏｌ％であって、Ｆｅ２Ｏ３及びＭｎ２Ｏ３が点Ａ〜点Ｈで囲まれる特定領域を満たすように各セラミック素原料を秤量する。
【００７８】
次いで、これらの秤量物を純水及びＰＳＺ（部分安定化ジルコニア）ボール等の玉石と共にポットミルに入れ、湿式で十分に混合粉砕し、蒸発乾燥させた後、７００〜８００℃の温度で所定時間仮焼する。
【００７９】
次いで、これらの仮焼粉末に、ポリビニルブチラール系等の有機バインダ、エタノール、トルエン等の有機溶剤、及びＰＳＺボールと共に、再びポットミルに投入し、十分に混合粉砕し、セラミックスラリーを作製する。
【００８０】
次に、ドクターブレード法等を使用して前記セラミックスラリーをシート状に成形加工し、所定膜厚の磁性体セラミックグリーンシート（セラミック薄層体；以下、単に「磁性体シート」という。）３ａ〜３ｉを作製する。
【００８１】
次いで、これらの磁性体シート３ａ〜３ｉのうち磁性体シート３ｂ〜３ｇについて、レーザ加工機を使用し、所定箇所にビアホールを形成する。
【００８２】
次に、Ｃｕを主成分とした導電性ペースト（以下、「Ｃｕペースト」という。）を用意する。そして、該Ｃｕペーストを使用してスクリーン印刷し、磁性体シート３ｃ〜３ｆ上に第１のコイルパターン４ａ、４ｂ又は第２のコイルパターン５ａ、５ｂを形成し、磁性体シート３ｂ、３ｇ、３ｈ上に電極パターン６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂを形成し、かつ、ビアホールを前記導電性ペーストで充填しビア導体８ａ〜８ｅ、９ａ〜９ｆを作製する。
【００８３】
尚、図２（ｃ）〜（ｆ）はコイル導体の本体部を示しており、したがって必要とされるターン数に応じ、図２（ｃ）〜（ｆ）の工程は繰り返される。
【００８４】
そして、これら磁性体シート３ｂ〜３ｈを積層し、上下両主面に外装用磁性体シート３ａ、３ｉを配し、これらを加圧・圧着させ、所定寸法に切断して積層成形体を作製する。
【００８５】
そしてこれにより電極パターン６ａはビア導体８ａを介して第１のコイルパターン４ａに電気的に接続され、該第１のコイルパターン４ａはビア導体８ｂ、８ｃを介して第１のコイルパターン４ｂに接続され、さらに該第１のコイルパターン４ｂはビア導体８ｄ、８ｅを介して電極パターン６ｂに接続され、これにより第１のコイル導体が形成される。
【００８６】
同様に、電極パターン７ａはビア導体９ａ、９ｂを介して第２のコイルパターン５ａに電気的に接続され、該第２のコイルパターン５ａはビア導体９ｃ、９ｄを介して第２のコイルパターン５ｂに接続され、さらに該第２のコイルパターン５ｂはビア導体９ｅ、９ｆを介して電極パターン７ｂに接続され、これにより第２のコイル導体が形成される。そしてこれにより第１のコイル導体と第２のコイル導体とは交互に巻回され、第２のコイル導体は第１のコイル導体に対し始端及び終端が一定の離間距離を有して磁性体部に埋設されることになる。
【００８７】
次に、この積層成形体をＣｕが酸化しないような雰囲気下、加熱して十分に脱脂した後、Ｃｕ−Ｃｕ２Ｏの平衡酸素分圧以下となるようにＮ２−Ｈ２−Ｈ２Ｏの混合ガスで雰囲気調整された焼成炉に供給し、９００〜１０５０℃で所定時間焼成し、これにより部品素体１を得る。
【００８８】
次に、部品素体１の側面に、Ｃｕ等を主成分とした外部電極用導電ペーストを塗布し、乾燥させた後、９００℃で焼き付けて第１〜第４の外部電極２ａ〜２ｄを形成し、これにより上述したコモンモードチョークコイルが作製される。
【００８９】
このように本実施の形態では、Ｃｕの含有モル量がＣｕＯに換算して０〜５ｍｏｌ％であり、かつ、ＦｅをＦｅ２Ｏ３に換算したときの含有モル量ｘｍｏｌ％、及びＭｎをＭｎ２Ｏ３に換算したときの含有モル量ｙｍｏｌ％を（ｘ，ｙ）で表したときに、（ｘ，ｙ）が、所定の領域となるようにＦｅ化合物、Ｍｎ化合物、Ｃｕ化合物、Ｚｎ化合物、及びＮｉ化合物をそれぞれ秤量し、これら秤量物を混合した後、仮焼して仮焼粉末を作製する仮焼工程と、前記仮焼粉末から磁性体シート３ａ〜３ｉを作製する磁性体シート作製工程と、Ｃｕペーストを磁性体シート３ｃ、３ｅに塗布して第１のコイルパターン４ａ、４ｂを形成する第１のコイルパターン形成工程と、前記Ｃｕペーストを磁性体シート３ｄ、３ｆに塗布して第２のコイルパターン５ａ、５ｂを形成する第２のコイルパターン形成工程と、前記第１のコイルパターン４ａ、４ｂが形成された磁性体シート３ｃ、３ｅと前記第２のコイルパターン５ａ、５ｂが形成された磁性体シート３ｄ、３ｆとを交互に所定枚数積層し、第１のコイル導体及び第２のコイル導体を内蔵した積層体を形成する積層体形成工程と、Ｃｕ−Ｃｕ２Ｏの平衡酸素分圧以下の焼成雰囲気で前記積層体を焼成する焼成工程とを含んでいるので、Ｃｕ−Ｃｕ２Ｏの平衡酸素分圧以下の焼成雰囲気で磁性体シート３ａ〜３ｉとＣｕを主成分とした第１及び第２のコイル導体とを同時焼成しても、Ｆｅが還元されることもなく、絶縁性が良好で高信頼性を有するコモンモードチョークコイルを得ることができる。
【００９０】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上記実施の形態では、仮焼粉末からセラミックグリーンシート３ａ〜３ｉを作製しているが、セラミック薄層体であればよく、例えば、ＰＥＴフィルム上に印刷処理を行なって磁性塗膜を形成し、斯かる磁性塗膜上に導電膜であるコイルパターンや容量パターンを形成してもよい。
【００９１】
また、上記実施の形態では、第１及び第２のコイルパターン４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂをスクリーン印刷で形成しているが、これらコイルパターンの作製方法も特に限定されるものではなく、他の方法、例えばめっき法、転写法、或いはスパッタ等の薄膜形成方法で形成してもよい。
【００９２】
また、上記実施の形態では、交互巻コモンモードチョークコイルについて説明したが、Ｃｕを主成分とする導電性材料と同時焼成する用途に広範に使用することができ、他のセラミック電子部品、例えばトリファイラ等の三端子以上のセラミック電子部品にも適用可能であるのはいうまでもない。
【００９３】
次に、本発明の実施例を具体的に説明する。
【実施例１】
【００９４】
セラミック素原料として、Ｆｅ２Ｏ３、Ｍｎ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＣｕＯ、及びＮｉＯを用意し、含有モル量が表１〜３に示すような組成となるように、これらセラミック素原料を秤量した。すなわち、ＺｎＯを３０ｍｏｌ％、ＣｕＯを１ｍｏｌ％に固定し、Ｆｅ２Ｏ３とＭｎ２Ｏ３との含有モル量を種々異ならせ、残部がＮｉＯとなるように各セラミック素原料を秤量した。
【００９５】
次いで、これら秤量物を純水及びＰＳＺボールと共に塩化ビニル製のポットミルに入れ、湿式で十分に混合粉砕し、これを蒸発乾燥させた後、７５０℃の温度で仮焼し、仮焼粉末を得た。
【００９６】
次いで、この仮焼粉末を、ポリビニルブチラール系バインダ（有機バインダ）、エタノール（有機溶剤）、及びＰＳＺボールと共に、再び塩化ビニル製のポットミルに投入し、十分に混合粉砕し、セラミックスラリーを得た。
【００９７】
次に、ドクターブレード法を使用し、厚さが２５μｍとなるようにセラミックスラリーをシート状に成形し、これを縦５０ｍｍ、横５０ｍｍの大きさに打ち抜き、磁性体シートを作製した。
【００９８】
次いで、このようにして作製された磁性体シートを、厚さが総計で１．０ｍｍとなるように複数枚積層し、６０℃に加熱し、１００ＭＰａの圧力で６０秒間加圧して圧着し、その後、外径２０がｍｍ、内径が１２ｍｍとなるようにリング状に切り出し、セラミック成形体を得た。
【００９９】
次いで、得られたセラミック成形体を加熱して十分に脱脂した。そして、Ｎ２−Ｈ２−Ｈ２Ｏの混合ガスを焼成炉に供給して酸素分圧を６．７×１０-2Ｐａに調整した後、前記セラミック成形体を焼成炉に投入し、１０００℃の温度で２時間焼成し、これによりリング状試料を得た。
【０１００】
尚、この酸素分圧６．７×１０-2Ｐａは、１０００℃におけるＣｕ−Ｃｕ２Ｏの平衡酸素分圧である。したがって、セラミック成形体をＣｕ−Ｃｕ２Ｏの平衡酸素分圧で２時間焼成し、これにより試料番号１〜１０４のリング状試料を作製した。
【０１０１】
そして、試料番号１〜１０４の各リング状試料について、軟銅線を２０ターン巻回し、インピーダンスアナライザ（アジレント・テクノロジー社製、Ｅ４９９１Ａ）を使用し、測定周波数１ＭＨｚでインダクタンスを測定し、その測定値から透磁率μを求めた。
【０１０２】
次に、テルピネオール（有機溶剤）及びエチルセルロース樹脂（バインダ樹脂）を含有した有機ビヒクルにＣｕ粉末を混合し、三本ロールミルで混錬し、これによりＣｕペーストを作製した。
【０１０３】
次に、磁性体シートの表面にＣｕペーストをスクリーン印刷し、所定パターンの導電膜を作製した。そして、導電膜の形成された磁性体シートを所定順序で所定枚数積層し、導電膜の形成されていない磁性体シートで挟持し、圧着し、所定の大きさに切断し、積層成形体を得た。
【０１０４】
次いで、積層成形体を十分に脱脂した後、Ｎ２−Ｈ２−Ｈ２Ｏの混合ガスを焼成炉に供給して酸素分圧を６．７×１０-2Ｐａ（１０００℃におけるＣｕ−Ｃｕ２Ｏの平衡酸素分圧）に調整し、この積層成形体を焼成炉に供給して１０００℃の温度で２時間焼成し、内部電極が埋設されたセラミック焼結体を得た。
【０１０５】
次いで、このセラミック焼結体を水と共にポットに投入し、遠心バレル機を用いてセラミック焼結体にバレル処理を施し、これによりセラミック素体を得た。
【０１０６】
そして、セラミック素体の両端に、Ｃｕ等を主成分とした外部電極用ペーストを塗布し、乾燥させた後、酸素分圧を４．３×１０-3Ｐａに調整した焼成炉内で９００℃の温度で焼き付け処理を行い、試料番号１〜１０４の比抵抗測定用試料を作製した。尚、酸素分圧：４．３×１０-3Ｐａは温度９００℃におけるＣｕ−Ｃｕ２Ｏの平衡酸素分圧である。
【０１０７】
比抵抗測定用試料の外形寸法は、縦３．０ｍｍ、横３．０ｍｍ、厚み１．０ｍｍであった。
【０１０８】
図４は、比抵抗測定用試料の断面図であって、セラミック素体５１には引出部が互い違いとなるように内部電極５２ａ〜５２ｄが磁性体層５３に埋設され、かつ、セラミック素体５１の両端面には外部電極５４ａ、５４ｂが形成されている。
【０１０９】
次に、試料番号１〜１０４の比抵抗測定用試料について、外部電極５４ａ、５４ｂに５０Ｖの電圧を３０秒間印加し、電圧印加時の電流を測定した。そしてこの測定値から抵抗を算出し、試料寸法から比抵抗の対数logρ（以下、「比抵抗logρ」という。）を算出した。
【０１１０】
表１〜３は試料番号１〜１０４のフェライト組成と測定結果を示している。
【０１１１】
【表１】
【０１１２】
【表２】
【０１１３】
【表３】
【０１１４】
試料番号１〜１７、２２〜２５、３０〜３３、３９〜４１、４７〜４９、５５〜５７、６３〜６５、７１〜７３、７８〜８１、及び８６〜１０４は、図１の斜線部Ｘの領域外であるので、比抵抗logρが７未満となって比抵抗logρが小さく、所望の絶縁性を得ることができなかった。
【０１１５】
これに対し試料番号１８〜２１、２６〜２９、３４〜３８、４２〜４６、５０〜５４、５８〜６２、６６〜７０、７４〜７７、及び８２〜８５は、図１の斜線部Ｘに囲まれる領域内にあるので、比抵抗logρが７以上となり、良好な絶縁性が得られ、透磁率μも５０以上の実用的に十分な値が得られることが分かった。
【実施例２】
【０１１６】
セラミック素原料を、表４に示すように、Ｆｅ２Ｏ３の含有モル量を４４ｍｏｌ％、Ｍｎ２Ｏ３の含有モル量を５ｍｏｌ％と本発明範囲内とし、さらにＺｎＯの含有モル量を３０ｍｏｌ％とし、ＣｕＯを種々異ならせ、残部がＮｉＯとなるように秤量した。そしてそれ以外は、実施例１と同様の方法・手順で試料番号２０１〜２０９のリング状試料及び比抵抗測定用試料を作製した。
【０１１７】
次いで、試料番号２０１〜２０９について、実施例１と同様の方法・手順で比抵抗logρ及び透磁率を測定した。
【０１１８】
表４は、試料番号２０１〜２０９のフェライト組成と測定結果を示している。
【０１１９】
【表４】
【０１２０】
試料番号２０７〜２０９は、ＣｕＯの含有モル量が５ｍｏｌ％を超えているため、比抵抗logρが７未満となって比抵抗logρが小さく、所望の絶縁性を得ることができなかった。
【０１２１】
これに対し２０１〜２０６は、ＣｕＯの含有モル量が０〜５ｍｏｌ％と本発明範囲内であるので、比抵抗logρが７以上となり、良好な絶縁性が得られ、透磁率μも２１０以上と良好な結果が得られた。
【実施例３】
【０１２２】
セラミック素原料を、表５に示すように、Ｆｅ２Ｏ３の含有モル量を４４ｍｏｌ％、Ｍｎ２Ｏ３の含有モル量を５ｍｏｌ％、ＣｕＯの含有モル量を１ｍｏｌ％と本発明範囲内とし、ＺｎＯの含有モル量を種々異ならせ、残部がＮｉＯとなるように秤量した。そしてそれ以外は、実施例１と同様の方法・手順で試料番号３０１〜３０９のリング状試料及び比抵抗測定用試料を作製した。
【０１２３】
次いで、試料番号３０１〜３０９について、実施例１と同様の方法・手順で比抵抗logρ及び透磁率を測定した。
【０１２４】
また、試料番号３０１〜３０９について、振動試料型磁力計（東英工業社製ＶＳＭ−５−１５型）を使用し、１Ｔ（テスラ）の磁界を印加し、飽和磁化の温度依存性を測定した。そして、この飽和磁化の温度依存性からキュリー点Ｔｃを求めた。
【０１２５】
表５は、試料番号３０１〜３０９のフェライト組成と測定結果を示している。
【０１２６】
【表５】
【０１２７】
試料番号３０９は、ＺｎＯの含有モル量が３３ｍｏｌ％を超えているので、比抵抗logρや透磁率μは良好であったが、キュリー点Ｔｃが１１０℃となり、他の試料に比べて低くなることが分った。
【０１２８】
また、試料番号３０１、３０２は、ＺｎＯの含有モル量が６ｍｏｌ％未満であるので、比抵抗logρやキュリー点Ｔｃは良好であったが、透磁率μが２０以下に低下した。
【０１２９】
これに対し試料番号３０３〜３０８は、ＺｎＯの含有モル量が６〜３３ｍｏｌ％であるので、キュリー点Ｔｃは１６５℃以上となって１３０℃程度の高温下での動作保証を得ることができ、また、透磁率μも３５以上となって実用的な透磁率μが得られることが分かった。
【０１３０】
以上よりＺｎＯの含有モル量を増加させると透磁率μが大きくなるが、過度に増量させるとキュリー点Ｔｃが低下することが確認された。
【実施例４】
【０１３１】
実施例１で作製した試料番号１、実施例２で作製した試料番号２０３、試料番号２０９と同一組成の磁性体シートを使用し、コモンモードチョークコイルを作製した（図２、３参照）。
【０１３２】
すなわち、試料番号１及び試料番号２０３の磁性体シートについては、第１及び第２のコイル導体材料にＣｕを使用し、試料番号１′、２０３′の試料（コモンモードチョークコイル）を作製した。
【０１３３】
また、試料番号２０９の磁性体シートについては、第１及び第２のコイル導体材料にＡｇを使用し、試料番号２０９′の試料（コモンモードチョークコイル）を作製した。
【０１３４】
尚、試料番号２０９′の試料を作製するために、実施例１〜３で使用したＣｕペーストの他、Ａｇを主成分とした導電性ペースト（以下、「Ａｇペースト」という。）を用意した。
【０１３５】
そして、以下の手順で試料番号１′、２０３′、及び２０９′の試料を作製した。
【０１３６】
すなわち、まず、試料番号１、２０３及び２０９の磁性体シートの所定箇所にレーザ加工機を使用し、所定箇所にビアホールを形成した。
【０１３７】
次に、Ｃｕペースト又はＡｇペーストを使用してスクリーン印刷し、磁性体シート上に第１及び第２のコイルパターンを形成し、かつ、ビアホールを前記Ｃペースト又はＡｇペーストで充填しビア導体を作製した。
【０１３８】
そして、これら磁性体シートを積層し、上下両主面に外装用磁性体シートを配し、これらを６０℃に加熱し１００ＭＰａの圧力で６０秒間加圧して圧着し、所定寸法に切断し、試料番号１′、２０３′及び２０９′の積層成形体を作製した。
【０１３９】
次に、試料番号１′及び２０３′については、Ｃｕが酸化しないような雰囲気下、加熱して十分に脱脂した後、酸素分圧が６．７×１０-2ＰａとなるようにＮ２−Ｈ２−Ｈ２Ｏの混合ガスで雰囲気調整された焼成炉に供給し、１０００℃の温度で２時間焼成し、部品素体を得た。
【０１４０】
次いで、上記部品素体の側面に、Ｃｕを主成分とした外部電極用導電ペーストを塗布し、乾燥させ、その後、酸素分圧を４．３×１０-３Ｐａに調整した焼成炉内で９００℃の温度で焼き付け処理を行い、これにより第１〜第４の外部電極を形成した。次いで、電解めっきを施して、第１〜第４の外部電極の表面にＮｉ皮膜及びＳｎ皮膜を順次形成し、これにより試料番号１′、２０３′及び２０９′のコモンモードチョークコイルを作製した。
【０１４１】
一方、試料番号２０９′ついては、部品素体の側面に、Ａｇを主成分とした外部電極用導電ペーストを塗布し、乾燥させ、その後、大気雰囲気下、７５０℃の温度で焼き付け処理を行い、これにより第１〜第４の外部電極を形成した。そしてその後は、試料番号１′、２０３′と同様、電解めっきを施して、第１〜第４の外部電極の表面にＮｉ皮膜及びＳｎ皮膜を順次形成し、これにより試料番号２０９′のコモンモードチョークコイルを作製した。
【０１４２】
尚、作製された各試料の外形寸法は、縦：２．０ｍｍ、横：１.２ｍｍ、厚み：１．０ｍｍであった。また、各試料は、第１のコイル導体と第２コイル導体の層間距離は２０μｍとなるように調整した。
【０１４３】
次に、試料番号１′、２０３′及び２０９′の各試料について、インピーダンスアナライザ（アジレント・テクノロジー社製Ｅ４９９１Ａ）を使用し、周波数１００ＭＨｚでのインピーダンスを測定した。
【０１４４】
表６は、試料番号１′、２０３′及び２０９′の各試料のフェライト組成及び測定結果を示している。
【０１４５】
【表６】
【０１４６】
この表６から明らかなように、試料番号１′は、インピーダンスが３００Ωと低くなった。これは試料番号１の比抵抗logρが２．８と低く、このためインピーダンスも低くなったものと思われる。
【０１４７】
一方、試料番号２０３′は、試料番号２０３の比抵抗logρが８．２と高く、インピーダンスは７００〜８００Ωと高い値が得られた。
【０１４８】
尚、試料番号２０９′は、導電性材料にＡｇを使用し、大気雰囲気で焼成しているため、Ｆｅ２Ｏ３が還元されることもないことから、インピーダンスに関しては、測定周波数１００ＭＨｚで７００〜８００Ωと良好な結果が得られた。
【０１４９】
次に、試料番号２０３′及び２０９′の各試料３０個について、温度７０℃、湿度９５％ＲＨの環境下、第１のコイル導体と第２のコイル導体との間に５Ｖの直流電圧を負荷し、耐湿負荷試験を行った。そして、試験開始前、試験開始後１０時間、１００時間、５００時間、及び１０００時間経過時の絶縁抵抗をエレクトロメータ（アドバンテスト社製Ｒ８３４０Ａ）を使用して測定し、絶縁抵抗の平均値を求めた。
【０１５０】
表７はその測定結果を示している。
【０１５１】
また、図５は絶縁抵抗logＩＲの経時変化を示し、図６は抵抗変化率の経時変化を示している。図５及び図６中、実線が本発明試料である試料番号２０３′、破線が本発明の範囲外試料である試料番号２０９′を示している。尚、横軸が時間（ｈ）、縦軸が絶縁抵抗logＩＲ（Ｒ：ＭΩ）、横軸が抵抗変化率（％）である。
【０１５２】
【表７】
【０１５３】
試料番号２０９′は、第１及び第２のコイル導体にＡｇを使用しているため、マイグレーションが生じ、絶縁抵抗logＩＲが時間の経過と共に顕著に低下し、抵抗低下率も１０００時間経過時には５４．９％と高くなった。
【０１５４】
これに対し試料番号２０３′は、第１及び第２のコイル導体にＣｕを使用しているため、マイグレーションが生じず、絶縁抵抗logＩＲは時間が経過しても殆ど変わらず、抵抗低下率も１０００時間が経過しても３．２％と良好であり、結合係数が高く、信頼性の高い交互巻コモンモードチョークコイルが得られることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【０１５５】
Ｃｕを主成分とする導電性材料を使用することにより、磁性体材料と同時焼成しても、絶縁性が良好で、良好な電気特性を有し、かつマイグレーションの発生を極力回避できる交互巻コモンモードチョークコイル等のセラミック電子部品を実現できる。
【符号の説明】
【０１５６】
３ｃ〜３ｆ セラミックグリーンシート
４ａ、４ｂ 第１のコイルパターン
５ａ、５ｂ 第２のコイルパターン
８ｃ、８ｅ ビア導体（第１のコイル導体用ビア導体）
９ｂ、９ｄ ビア導体（第２のコイル導体用ビア導体）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともＦｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、及びＺｎを含有したフェライト磁器組成物であって、
Ｃｕの含有モル量がＣｕＯに換算して０〜５ｍｏｌ％であり、かつ、ＦｅをＦｅ２Ｏ３に換算したときの含有モル量ｘｍｏｌ％、及びＭｎをＭｎ２Ｏ３に換算したときの含有モル量ｙｍｏｌ％を（ｘ，ｙ）で表したときに、（ｘ，ｙ）が、Ａ（２５,１）、Ｂ（４７，１）、Ｃ（４７，７．５）、Ｄ（４５，７．５）、Ｅ（４５，１０）、Ｆ（３５，１０）、Ｇ（３５，７．５）、及びＨ（２５，７．５）で囲まれる領域にあることを特徴とするフェライト磁器組成物。
【請求項２】
前記Ｚｎの含有モル量が、ＺｎＯに換算して３３ｍｏｌ％以下であることを特徴とする請求項１記載のフェライト磁器組成物。
【請求項３】
前記Ｚｎの含有モル量が、ＺｎＯに換算して６ｍｏｌ％以上であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のフェライト磁器組成物。
【請求項４】
第１のコイル導体と、該第１のコイル導体と略同一形状であって始端及び終端が前記第１のコイル導体に対し一定の離間距離を有して配された第２のコイル導体とが磁性体部に埋設されたセラミック電子部品であって、
前記第１のコイル導体及び前記第２のコイル導体がＣｕを主成分とする導電性材料で形成されると共に、
前記磁性体部が、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のフェライト磁器組成物で形成されていることを特徴とするセラミック電子部品。
【請求項５】
前記第１及び第２のコイル導体と前記磁性体部は同時焼成されてなることを特徴とする請求項４記載のセラミック電子部品。
【請求項６】
Ｃｕ−Ｃｕ２Ｏの平衡酸素分圧以下の雰囲気で焼成されてなることを特徴とする請求項４又は請求項６記載のセラミック電子部品。
【請求項７】
Ｃｕの含有モル量がＣｕＯに換算して０〜５ｍｏｌ％であり、かつ、ＦｅをＦｅ２Ｏ３に換算したときの含有モル量ｘｍｏｌ％、及びＭｎをＭｎ２Ｏ３に換算したときの含有モル量ｙｍｏｌ％を（ｘ，ｙ）で表したときに、（ｘ，ｙ）が、Ａ（２５,１）、Ｂ（４７，１）、Ｃ（４７，７．５）、Ｄ（４５，７．５）、Ｅ（４５，１０）、Ｆ（３５，１０）、Ｇ（３５，７．５）、及びＨ（２５，７．５）で囲まれる領域を満たすようにＦｅ化合物、Ｍｎ化合物、Ｃｕ化合物、Ｚｎ化合物、及びＮｉ化合物を秤量し、これら秤量物を混合した後、仮焼して仮焼粉末を作製する仮焼工程と、
前記仮焼粉末からセラミック薄層体を作製するセラミック薄層体作製工程と、
Ｃｕを主成分とする第１のコイルパターンを前記セラミック薄層体上に形成する第１のコイルパターン形成工程と、
Ｃｕを主成分とする第２のコイルパターンを前記セラミック薄層体上に形成する第２のコイルパターン形成工程と、
前記第１のコイルパターンが形成された前記セラミック薄層体と前記第２のコイルパターンが形成された前記セラミック薄層体とを交互に所定枚数積層し、第１のコイル導体及び第２のコイル導体を内蔵した積層体を形成する積層体形成工程と、
Ｃｕ−Ｃｕ２Ｏの平衡酸素分圧以下の焼成雰囲気で前記積層体を焼成する焼成工程とを含んでいることを特徴とするセラミック電子部品の製造方法。
【請求項８】
前記第１のコイルパターンが形成された前記セラミック薄層体の表面に前記第１のコイルパターンと電気的に絶縁された前記第２のコイル導体用ビア導体を形成し、
前記第２のコイルパターンが形成された前記セラミック薄層体の表面に前記第２のコイルパターンと電気的に絶縁された前記第１のコイル導体用ビア導体を形成することを特徴とする請求項７記載のセラミック電子部品の製造方法。
【請求項１】
少なくともＦｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、及びＺｎを含有したフェライト磁器組成物であって、
Ｃｕの含有モル量がＣｕＯに換算して０〜５ｍｏｌ％であり、かつ、ＦｅをＦｅ２Ｏ３に換算したときの含有モル量ｘｍｏｌ％、及びＭｎをＭｎ２Ｏ３に換算したときの含有モル量ｙｍｏｌ％を（ｘ，ｙ）で表したときに、（ｘ，ｙ）が、Ａ（２５,１）、Ｂ（４７，１）、Ｃ（４７，７．５）、Ｄ（４５，７．５）、Ｅ（４５，１０）、Ｆ（３５，１０）、Ｇ（３５，７．５）、及びＨ（２５，７．５）で囲まれる領域にあることを特徴とするフェライト磁器組成物。
【請求項２】
前記Ｚｎの含有モル量が、ＺｎＯに換算して３３ｍｏｌ％以下であることを特徴とする請求項１記載のフェライト磁器組成物。
【請求項３】
前記Ｚｎの含有モル量が、ＺｎＯに換算して６ｍｏｌ％以上であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のフェライト磁器組成物。
【請求項４】
第１のコイル導体と、該第１のコイル導体と略同一形状であって始端及び終端が前記第１のコイル導体に対し一定の離間距離を有して配された第２のコイル導体とが磁性体部に埋設されたセラミック電子部品であって、
前記第１のコイル導体及び前記第２のコイル導体がＣｕを主成分とする導電性材料で形成されると共に、
前記磁性体部が、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のフェライト磁器組成物で形成されていることを特徴とするセラミック電子部品。
【請求項５】
前記第１及び第２のコイル導体と前記磁性体部は同時焼成されてなることを特徴とする請求項４記載のセラミック電子部品。
【請求項６】
Ｃｕ−Ｃｕ２Ｏの平衡酸素分圧以下の雰囲気で焼成されてなることを特徴とする請求項４又は請求項６記載のセラミック電子部品。
【請求項７】
Ｃｕの含有モル量がＣｕＯに換算して０〜５ｍｏｌ％であり、かつ、ＦｅをＦｅ２Ｏ３に換算したときの含有モル量ｘｍｏｌ％、及びＭｎをＭｎ２Ｏ３に換算したときの含有モル量ｙｍｏｌ％を（ｘ，ｙ）で表したときに、（ｘ，ｙ）が、Ａ（２５,１）、Ｂ（４７，１）、Ｃ（４７，７．５）、Ｄ（４５，７．５）、Ｅ（４５，１０）、Ｆ（３５，１０）、Ｇ（３５，７．５）、及びＨ（２５，７．５）で囲まれる領域を満たすようにＦｅ化合物、Ｍｎ化合物、Ｃｕ化合物、Ｚｎ化合物、及びＮｉ化合物を秤量し、これら秤量物を混合した後、仮焼して仮焼粉末を作製する仮焼工程と、
前記仮焼粉末からセラミック薄層体を作製するセラミック薄層体作製工程と、
Ｃｕを主成分とする第１のコイルパターンを前記セラミック薄層体上に形成する第１のコイルパターン形成工程と、
Ｃｕを主成分とする第２のコイルパターンを前記セラミック薄層体上に形成する第２のコイルパターン形成工程と、
前記第１のコイルパターンが形成された前記セラミック薄層体と前記第２のコイルパターンが形成された前記セラミック薄層体とを交互に所定枚数積層し、第１のコイル導体及び第２のコイル導体を内蔵した積層体を形成する積層体形成工程と、
Ｃｕ−Ｃｕ２Ｏの平衡酸素分圧以下の焼成雰囲気で前記積層体を焼成する焼成工程とを含んでいることを特徴とするセラミック電子部品の製造方法。
【請求項８】
前記第１のコイルパターンが形成された前記セラミック薄層体の表面に前記第１のコイルパターンと電気的に絶縁された前記第２のコイル導体用ビア導体を形成し、
前記第２のコイルパターンが形成された前記セラミック薄層体の表面に前記第２のコイルパターンと電気的に絶縁された前記第１のコイル導体用ビア導体を形成することを特徴とする請求項７記載のセラミック電子部品の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−５３０４２（Ｐ２０１３−５３０４２Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９２０２２（Ｐ２０１１−１９２０２２）
【出願日】平成２３年９月２日（２０１１．９．２）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２日（２０１１．９．２）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
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