JP2018113290A - 抵抗素子およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】焼結磁性材料から構成される素体7とこれに埋設されたコイル導体9を含む素子であって、素体が、Fe、Zn、NiおよびCuを含む主成分と、Coを含む副成分とから成り、Feの含有量が、Fe2O3換算で46.79〜47.69モル%、Znの含有量がZnO換算で12.60〜24.84モル%、Niの含有量がNiO換算で19.21〜32.36モル%、NiとZnの前記含有量のモル比(Ni:Zn)が、1−X:Xで、Xは0.28〜0.56であり、Coの含有量が、Fe、Zn、NiおよびCuを、それぞれ、Fe2O3、ZnO、NiOおよびCuOに換算した100質量部に対して、Co3O4に換算して、1.0質量部以上10.0質量部以下である。
【選択図】図3
Description
前記焼結磁性材料が、Fe、Zn、NiおよびCuを含む主成分と、Coを含む副成分とから成り、
前記主成分中、Feの含有量が、Fe2O3に換算して46.79モル%以上47.69モル%以下であり、Znの含有量がZnOに換算して12.60モル%以上24.84モル%以下であり、Niの含有量がNiOに換算して19.21モル%以上32.36モル%以下であり、
NiとZnの前記含有量のモル比(Ni:Zn)が、1−X:Xであり、ここに、Xは0.28以上0.56以下であり、
前記副成分としてのCoの含有量が、Fe、Zn、NiおよびCuを、それぞれ、Fe2O3、ZnO、NiOおよびCuOに換算した前記主成分100質量部に対して、Co3O4に換算して、1.0質量部以上10.0質量部以下である、
ことを特徴とする、周波数依存型抵抗素子が提供される。
前記焼結磁性材料が、Fe、Zn、NiおよびCuを含む主成分と、Coを含む副成分とから成り、
前記主成分中、Feの含有量が、Fe2O3に換算して46.79モル%以上47.69モル%以下であり、Znの含有量がZnOに換算して12.60モル%以上24.84モル%以下であり、Niの含有量がNiOに換算して19.21モル%以上32.36モル%以下である周波数依存型抵抗素子において、
1−X:Xで表されるNiとZnの含有量のモル比(Ni:Zn)を、Xを0.28以上0.56以下の範囲で調整し、副成分としてのCoの添加量を調整することによって、当該周波数依存型抵抗素子におけるインピーダンスの実数部の抵抗成分Rまたは複素透磁率の虚数部μ”の立ち上がり周波数を制御することを特徴とする、周波数依存型抵抗素子の周波数特性の制御方法が提供される。
素体の幅方向と厚み方向で規定される断面(以下、「W−T面」という)を鏡面研磨し、収束イオンビーム加工(FIB加工)した面を走査電子顕微鏡(SEM)により観察し、焼結後の素体中のポア面積率を測定する。
FIB装置 :FEI製FIB200TEM
FE−SEM(走査電子顕微鏡) :日本電子製JSM−7500FA
WinROOF(画像処理ソフト) :三谷商事株式会社製、Ver.5.6
鏡面研磨した試料の研磨面に対し、入射角5°でFIB加工を行う。
SEM観察は、以下の条件で行う。
加速電圧 :15kV
試料傾斜 :0゜
信号 :二次電子
コーティング :Pt
倍率 :5000倍
ポア面積率は、以下の方法で求めることができる。
a)計測範囲を決める。小さすぎると測定箇所による誤差が生じる。例えば、測定範囲は、22.85μm×9.44μmとする。
b)磁性体セラミックとポアが識別しにくい場合、明るさ、コントラストを調節する。 c)2値化処理を行い、ポアのみを抽出する。画像処理ソフトWinROOFの「色抽出」では完全でない場合には手動で補う。
d)ポア以外を抽出した場合はポア以外を削除する。
e)画像処理ソフトの「総面積・個数計測」で総面積、個数、ポアの面積率、計測範囲の面積を測定する。
前記焼結磁性材料が、Fe、Zn、NiおよびCuを含む主成分と、Coを含む副成分とから成り、
前記主成分中、Feの含有量が、Fe2O3に換算して46.79モル%以上47.69モル%以下であり、Znの含有量がZnOに換算して12.60モル%以上24.84モル%以下であり、Niの含有量がNiOに換算して19.21モル%以上32.36モル%以下であり、
NiとZnの前記含有量のモル比(Ni:Zn)が、1−X:Xであり、ここに、Xは0.28以上0.56以下であり、
前記副成分としてのCoの含有量が、Fe、Zn、NiおよびCuを、それぞれ、Fe2O3、ZnO、NiOおよびCuOに換算した前記主成分100質量部に対して、Co3O4に換算して、1.0質量部以上10.0質量部以下である。
f1=A×Y+B (式1)
ここに、R2は、周波数依存型抵抗素子のインピーダンスの実数部の抵抗成分(Ω)であって、R2=R1+17を満たし、
R1は、1MHzにおける、周波数依存型抵抗素子のインピーダンスの実数部の抵抗成分(Ω)である。
即ち、f1は、1MHzにおけるRよりも17Ω大きなRを与える周波数を意味する。本明細書において、f1を「Rの立ち上がり周波数」とも称する。
前記焼結磁性材料が、Fe、Zn、NiおよびCuを含む主成分と、Coを含む副成分とから成り、
前記主成分中、Feの含有量が、Fe2O3に換算して46.79モル%以上47.69モル%以下であり、Znの含有量がZnOに換算して12.60モル%以上24.84モル%以下であり、Niの含有量がNiOに換算して19.21モル%以上32.36モル%以下であり、
NiとZnの含有量のモル比(Ni:Zn)が、1−X:Xであり、ここに、Xは0.28以上0.56以下である、
周波数依存型抵抗素子において、副成分としてのCoの添加量によって、当該周波数依存型抵抗素子におけるインピーダンスの実数部の抵抗成分Rの立ち上がり周波数を調整することを特徴とする、周波数依存型抵抗素子の周波数特性の調整方法をも提供する。
A=0.046×Z+36.828 (式3)
B=2.32×Z+6.63 (式4)
[式中:
AおよびBは、上記と同意義であり、
Zは、ポア面積率(%)である。]
f2=C×Y2+D×Y+E (式2)
ここに、μ”は、周波数依存型抵抗素子の素体の複素透磁率の虚数部である。
尚、f2を「μ”の立ち上がり周波数」とも称する。
Aeは、実効断面積(m2)であり、
leは、実効磁路長(m)であり、
μ0は、真空の透磁率であり、即ち4π×10−7(H/m)であり、
Nは、コイルの巻数であり、
fは、周波数(Hz)であり、
Rmは、測定抵抗(Ω)である。]
前記焼結磁性材料が、Fe、Zn、NiおよびCuを含む主成分と、Coを含む副成分とから成り、
前記主成分中、Feの含有量が、Fe2O3に換算して46.79モル%以上47.69モル%以下であり、Znの含有量がZnOに換算して12.60モル%以上24.84モル%以下であり、Niの含有量がNiOに換算して19.21モル%以上32.36モル%以下であり、
NiとZnの含有量のモル比(Ni:Zn)が、1−X:Xであり、ここに、Xは0.28以上0.56以下である、
周波数依存型抵抗素子において、副成分としてのCoの添加量によって、当該周波数依存型抵抗素子における複素透磁率の虚数部μ”の立ち上がり周波を調整することを特徴とする、周波数依存型抵抗素子の周波数特性の調整方法をも提供する。
C=0.046×Z+1.61 (式5)
D=0.567×Z+28.37 (式6)
E=1.385×Z+5.74 (式7)
[式中:
C、DおよびEは、上記と同意義であり、
Zは、ポア面積率(%)である。]
前記焼結磁性材料が、Fe、Zn、NiおよびCuを含む主成分と、Coを含む副成分とから成り、
前記主成分中、Feの含有量が、Fe2O3に換算して46.79モル%以上47.69モル%以下であり、Znの含有量がZnOに換算して12.60モル%以上24.84モル%以下であり、Niの含有量がNiOに換算して19.21モル%以上32.36モル%以下である周波数依存型抵抗素子において、
1−X:Xで表されるNiとZnの含有量のモル比(Ni:Zn)を、Xを0.28以上0.56以下の範囲で調整し、副成分としてのCoの添加量を調整することによって、当該周波数依存型抵抗素子におけるインピーダンスの実数部の抵抗成分Rまたは複素透磁率の虚数部μ”の立ち上がり周波数を制御することを特徴とする、周波数依存型抵抗素子の周波数特性の制御方法をも提供する。
・磁性体シートの作製
Fe2O3、ZnO、NiOおよびCuOを、下記表1に示す割合となるように秤量し、これら秤量物を純水およびPSZ(Partial Stabilized Zirconia;部分安定化ジルコニア)ボールと共に塩化ビニル製のポットミルに入れ、湿式で48時間混合粉砕し、蒸発乾燥させた後、750℃の温度で2時間仮焼して、磁性材料を得た。
上記で得られた磁性体シートの所定位置にビアホールを形成した後、Ag粉末、ワニス、および有機溶剤を含有したAgペーストを、磁性体シートの表面にスクリーン印刷し、かつ前記Agペーストをビアホールに充填し、コイルパターンを形成した。
(周波数特性)
上記で得られた各積層コイル部品について、インピーダンスアナライザーE4991B(Agilent社製)を用いて、Rの周波数特性を測定した。得られた結果を、図4(周波数−R)および図5(X−Rピーク値)に示す。また、Rのピーク値を下記の基準で評価し、表1に併せて示す。
350Ω未満:×
350Ω以上:○
360Ω以上:◎
上記で作製した磁性体シートを、厚みが約1.0mmになるように所定枚数積層し、これを60℃に加熱し、100MPaの圧力で60秒間加圧して、圧着した。これを外径が20mm、内径が10mmのリング状に金型で打ち抜いた。得られたリング状の積層体を、上記積層コイル部品と同様に焼成し、試料番号1〜9についてリング状試料を作製した。
(周波数特性)
上記で得られた各リング状試料について、インピーダンスアナライザーE4991B(Agilent社製)を用いて、μ”の周波数特性を測定した。得られた結果を、図6(周波数−μ”)に示す。
実施例1の試料番号3に、さらにCo3O4を下記表2に示す割合(試料番号3の主成分合計100質量部に対する量)で加えた以外は、実施例1と同様にして、試料番号11〜15について積層コイル部品およびリング状試料を作製した。本実施例の素体のポア面積率も13%であった。
(周波数特性)
上記で得られた各試料について、インピーダンスアナライザーE4991B(Agilent社製)を用いて、Rの周波数特性を測定した。得られた結果を、図7(周波数−R)に示す。
上記実施例1および実施例2で示されたように、Rおよびμ”の立ち上がり周波数は、Xの値およびCo3O4の添加量に応じて変化する。そこで、Xの値を調整した試料と、Co3O4の添加量を調整した試料とで、Rおよびμ”の立ち上がりの程度を比較するために、下記の試験を行った。
実施例2の試料番号11〜15と同様の組成の磁性材料を用いて、コイル巻数を10回とし、さらに焼成条件を制御して、下記表3に示すポア面積率となるように焼成した
以外は、実施例と同様にして、試料番号21〜35について積層コイル部品を作製した。
(周波数特性)
上記で得られた各試料について、インピーダンスアナライザーE4991B(Agilent社製)を用いて、μ”の周波数特性を測定した。得られた結果を、図11〜13(周波数−μ”)に示す。
2…磁性体層
3…磁性体層(外層)
5…導体層
6a,6b…引出し部
7…素体
9…コイル導体
10…ビアホール
21…外部電極
22…外部電極
Claims (10)
- 焼結磁性材料から構成される素体と前記素体に埋設されたコイル導体を含む周波数依存型抵抗素子であって、
前記焼結磁性材料が、Fe、Zn、NiおよびCuを含む主成分と、Coを含む副成分とから成り、
前記主成分中、Feの含有量が、Fe2O3に換算して46.79モル%以上47.69モル%以下であり、Znの含有量がZnOに換算して12.60モル%以上24.84モル%以下であり、Niの含有量がNiOに換算して19.21モル%以上32.36モル%以下であり、
NiとZnの前記含有量のモル比(Ni:Zn)が、1−X:Xであり、ここに、Xは0.28以上0.56以下であり、
前記副成分としてのCoの含有量が、Fe、Zn、NiおよびCuを、それぞれ、Fe2O3、ZnO、NiOおよびCuOに換算した前記主成分100質量部に対して、Co3O4に換算して、1.0質量部以上10.0質量部以下である、
ことを特徴とする、周波数依存型抵抗素子。 - 前記Xが、0.44以上0.56以下である、請求項1に記載の周波数依存型抵抗素子。
- 前記素体のポア面積率が、3%以上20%以下である、請求項1または2に記載の周波数依存型抵抗素子。
- 下記式1:
f1=A×Y+B (式1)
[式中:
f1は、R2を与える周波数(MHz)であり、
ここに、R2は、周波数依存型抵抗素子のインピーダンスの実数部の抵抗成分(Ω)であって、R2=R1+17を満たし、
R1は、1MHzにおける、周波数依存型抵抗素子のインピーダンスの実数部の抵抗成分(Ω)であり、
Yは、前記焼結磁性材料中の、Fe、Zn、NiおよびCuを、それぞれ、Fe2O3、ZnO、NiOおよびCuOに換算した主成分100質量部に対する、Co3O4に換算したCoの含有量(質量部)であり、
Aは、36.8以上38.0以下であり、
Bは、14.0以上56.0以下である。]
を満足する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の周波数依存型抵抗素子。 - 下記式2:
f2=C×Y2+D×Y+E (式2)
[式中:
f2は、μ”が2となる周波数(MHz)であり、
ここに、μ”は、周波数依存型抵抗素子の複素透磁率の虚数部であり、
Yは、前記焼結磁性材料中の、Fe、Zn、NiおよびCuを、それぞれ、Fe2O3、ZnO、NiOおよびCuOに換算した主成分100質量部に対する、Co3O4に換算したCoの含有量(質量部)であり、
Cは、1.78以上2.60以下であり、
Dは、30.00以上40.00以下であり、
Eは、10.00以上35.00以下である。]
を満足する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の周波数依存型抵抗素子。 - 下記式3および式4:
A=0.046×Z+36.828 (式3)
B=2.32×Z+6.63 (式4)
[式中:
AおよびBは、請求項4の記載と同意義であり、
Zは、ポア面積率(%)である。]
を満足する、請求項4に記載の周波数依存型抵抗素子。 - 下記式5、式6および式7:
C=0.046×Z+1.61 (式5)
D=0.567×Z+28.37 (式6)
E=1.385×Z+5.74 (式7)
[式中:
C、DおよびEは、請求項5の記載と同意義であり、
Zは、ポア面積率(%)である。]
を満足する、請求項5に記載の周波数依存型抵抗素子。 - f1が50(MHz)以上である、請求項4〜7のいずれか1項に記載の周波数依存型抵抗素子。
- 前記素体が、複数の焼結磁性材料の層から形成された積層体である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の周波数依存型抵抗素子。
- 焼結磁性材料から構成される素体と前記素体に埋設されたコイル導体を含む周波数依存型抵抗素子であって、
前記焼結磁性材料が、Fe、Zn、NiおよびCuを含む主成分と、Coを含む副成分とから成り、
前記主成分中、Feの含有量が、Fe2O3に換算して46.79モル%以上47.69モル%以下であり、Znの含有量がZnOに換算して12.60モル%以上24.84モル%以下であり、Niの含有量がNiOに換算して19.21モル%以上32.36モル%以下である周波数依存型抵抗素子において、
1−X:Xで表されるNiとZnの含有量のモル比(Ni:Zn)を、Xを0.28以上0.56以下の範囲で調整し、副成分としてのCoの添加量を調整することによって、当該周波数依存型抵抗素子におけるインピーダンスの実数部の抵抗成分Rまたは複素透磁率の虚数部μ”の立ち上がり周波数を制御することを特徴とする、周波数依存型抵抗素子の周波数特性の制御方法。
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