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部電極線圈圖案，其中，陶瓷體包括NiZnMn鐵氧體并且內部電極線圈圖案使用銅。根據本發(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鐵氧體材料內部產生沉積的電導率，經過單燒結工藝能夠大大改善燒結工藝窗口并實現材料的特性。
【專利說明】線圈元件及其制造方法
[0001]相關申請的引用
[0002]要求以下國內優(yōu)先權申請和國外優(yōu)先權申請的權利并通過引用將其并入:
[0003]“相關申請的引用
[0004]本申請要求于2013年I月4日提交的題為“Coil element and Method formanufacturing the same the same” 的韓國專利申請序號第 10-2013-0001091 號的權益，通過引用將全部內容結合到本申請中?！?br> 【技術領域】
[0005]本發(fā)明涉及線圈元件及其制造方法。
【背景技術】
[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品使用NiCuZn鐵氧體材料作為陶瓷體材料。因為導體電阻對產品的電感特性(質量因素Q、熱學特性)具有較大的影響，所以100%銀(Ag)用作內部電極。
[0007]因此，為了在960°C以下的溫度(其是銀(Ag)的熔點)下燒結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，因為銀(Ag)為內部電極，其為貴金屬，不會在高溫下氧化，在一般的環(huán)境大氣中可進行脫脂(debinding)(在高溫下去除半成品上的有機物質的工藝)和燒結工藝。
[0009]同時，將具有最低電阻系數的金屬，銀(Ag)用作內部電極具有很多優(yōu)點。然而，銀(Ag)是昂貴的因為它是貴金屬，并且其動態(tài)價格變化是很大的。而且，銀(Ag)用作太陽能電池電極材料并且從而預期將來對銀(Ag)還有很多需要，并且最近突然增長的銀(Ag)價加重了產品成本。
[0010]因此，研究價格低廉并且具有與銀(Ag)相似導電性的金屬。在他們之中，在純態(tài)下，銅(Cu)的電阻系數比銀(Ag)的高大約6%。S卩，銅(Cu)的電阻系數幾乎相似于銀(Ag)的電阻系數。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，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物質的陶瓷片10中進行層間連接的通孔20來制備多層線圈元件，陶瓷片10是通過流延成型制備的，并且通常使用絲網印刷穿過通孔20在片上印刷銀內部導電膏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片，并且在大氣中施加熱空氣以去除有機物質(脫脂)。在高于800°C的高溫下在爐子里煅燒所得產品以形成片式電感器。
[0013]同時，為了將銅用作內部導體，需要在具有較少氧的還原氣氛中燒結以防止銅氧化。然而，在這種情況下，因為多層線圈元件的通用材料NiCuZn鐵氧體的還原抗性差，從而材料的還原會引起結構的破壞、磁性劣化，并通過燒結防止致密化。因此，迄今為止，Ag內部電極已用于所有的多層電感器中。
[0014][相關技術文獻]
[0015][專利文獻]
[0016]專利文獻1:日本專利公開第2000-233967號
【發(fā)明內容】

[0017] 在一般的多層線圈類產品的制備中，印刷在鐵氧體主體的生片上的內部電極線圈圖案根據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產品小片(chip)，并且在高溫下再次燒結這些片。
[0018]在燒結之前執(zhí)行脫脂工藝以去除過過量添加的有機物質。在這時在將Ag用作內部電極線圈圖案現有技術中不存在問題，是因為氧化不會在高溫環(huán)境大氣中發(fā)生。
[0019]然而，當將Cu用作內部電極線圈圖案時，當僅超過150°C時就會加快氧化速度。因此，在環(huán)境大氣燒結中，在脫脂步驟中Cu顆粒全部被氧化并且隨后在燒結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，當將Cu用作內部電極線圈圖案時，應當在Cu不會被氧化的氧氣稀薄的環(huán)境中燒結陶瓷體。
[0020]然而，在傳統(tǒng)的NiCuZn鐵氧體中，當氧分壓降低至低于0.01atm時，沉積內部構件CuO使得Fe離子的化合價改變以具有導電性。在這時，不同于纏繞型產品，其中內部電極線圈導體涂有瓷漆以使得陶瓷體和電極之間絕緣，在多層式產品中，電極被嵌入于陶瓷體中。
[0021]因此，因為陶瓷體和內部電極線圈導電體彼此直接接觸，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部電極線圈導電體130中平行流動。因此，在線圈中流動的電流減少了并且不能獲得期望特性(箭頭:電流的流動方向)。
[0022]因此，本發(fā)明的 申請人:提交了有關低溫燒結的NiZn鐵氧體組合物的專利申請，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，并且所述內部電極線圈圖案使用銅。
2.根據權利要求1所述的線圈元件，其中，相對于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.根據權利要求2所述的線圈元件，其中，相對于所述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.根據權利要求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.根據權利要求1所述的線圈元件，其中，所述陶瓷體還包含燒結添加劑。
6.根據權利要求5所述的線圈元件，其中，所述燒結添加劑選自玻璃和金屬氧化物。
7.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求9所述的NiZnMn鐵氧體,其中，相對于所述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.根據權利要求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所述層壓的層壓體脫脂；以及 燒結所述小片。
13.根據權利要求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.根據權利要求13所述的用于制造線圈元件的方法，其中，相對于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.根據權利要求13所述的用于制造線圈元件的方法，其中，相對于所述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.根據權利要求12所述的用于制造線圈元件的方法，其中，所述內部電極線圈圖案使用銅。
17.根據權利要求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的氧氣氛中進行所述燒結。
18.根據權利要求12所述的用于制造線圈元件的方法，其中，在850至1050°C的溫度下進行所述燒結。
【文檔編號】H01F41/00GK103915244SQ201310683523
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年12月13日 優(yōu)先權日: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 申請人:三星電機株式會社