專利名稱：共模扼流線圈及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種共模扼流線圈，更詳細(xì)而言，涉及在第I磁性層上層疊非磁性層和第2磁性層，在該非磁性層中包含2個對置的導(dǎo)體線圈的共模扼流線圈。另外，本發(fā)明也涉及該共模扼流線圈的制造方法。
背景技術(shù)：
共模扼流線圈也稱為共模噪聲濾波器，用于降低、優(yōu)選除去使用各種電子設(shè)備時產(chǎn)生的共模噪聲。特別是在利用差分傳輸方式的高速數(shù)據(jù)通信中共模噪聲將成為問題，而共模扼流線圈廣泛利用于該用途。
以往，作為共模扼流線圈已知在第I磁性層上層疊非磁性層和第2磁性層，該非磁性層中包含2個對置的導(dǎo)體線圈的構(gòu)成。作為非磁性層的材料，可使用玻璃陶瓷，由此，與使用聚酰亞胺樹脂、環(huán)氧樹脂等樹脂的情況相比，能夠提高非磁性層的耐濕性及含有非磁性層的層疊體與外部端面電極的連接強(qiáng)度(參照專利文獻(xiàn)I)。
專利文獻(xiàn)I :日本特開2006-319009號公報發(fā)明內(nèi)容
共模扼流線圈中通常使用銀作為導(dǎo)體線圈的材料。例如專利文獻(xiàn)I中，作為導(dǎo)體線圈的材料使用銀，在非磁性層使用玻璃陶瓷，第I和第2磁性層中使用含有Fe203、NiO, Zn0、Cu0作為主要成分的Ni-Zn-Cu系鐵素體材料，由此得到層疊體坯片，將其一體煅燒(參照專利文獻(xiàn)I的第0018段、第0031段)。
但是，根據(jù)共模扼流線圈的使用狀況，存在銀在非磁性層(燒結(jié)玻璃陶瓷)中的2 個對置的導(dǎo)體線圈之間容易產(chǎn)生遷移的難點。因此，存在以下問題得到的非磁性層中的導(dǎo)體線圈間的絕緣電阻下降，進(jìn)而共模扼流線圈的可靠性降低。為解決上述問題，可考慮增大 2個對置的導(dǎo)體線圈間的距離，但在該情況下又產(chǎn)生線圈間的磁耦合性發(fā)生下降等而使共模扼流線圈的性能下降這樣的新的難點。
因此，可以考慮使用難以遷移的銅代替銀作為導(dǎo)體線圈的材料。但是，由于銅比銀容易氧化，所以存在煅燒工序中Cu被氧化成Cu2O而導(dǎo)體線圈的布線電阻上升這種其它問題。為了防止Cu被氧化成Cu2O,可以考慮在Cu-Cu2O平衡氧分壓以下的氧分壓(還原氣氛) 下實施煅燒。但是，如果在Cu-Cu2O平衡氧分壓以下的氧分壓下實施煅燒，則此時Ni-Zn-Cu 系鐵素體材料中的CuO將會被還原成Cu2O,并且Fe2O3被還原成Fe304。如果CuO被還原成 Cu2O, Fe2O3被還原成Fe3O4,則均有可能導(dǎo)致煅燒得到的磁性層的電阻率的降低，導(dǎo)致共模扼流線圈的電特性(共模阻抗等)的降低。特別是對于Fe2O3，由埃林漢姆(Ellingham)圖等可以理解，如果為800°C以上的溫度，則Cu-Cu2O的平衡氧分壓低于Fe3O4-Fe2O3的平衡氧分壓，Cu比Cu2O主導(dǎo)的氧分壓范圍與Fe2O3比Fe3O4主導(dǎo)的氧分壓范圍不重疊。于是，如果低于800°C，則無法實施用于形成非磁性層的玻璃陶瓷的煅燒和用于形成第2磁性層的 Ni-Zn-Cu系鐵素體材料的煅燒。因此，通過調(diào)整煅燒時的氧分壓，無法同時防止Cu向Cu2O氧化和Fe2O3向Fe3O4還原，不得不從導(dǎo)體線圈的布線電阻和磁性層的電阻率中犧牲一個。
上述問題不僅存在于將形成為非磁性層的玻璃陶瓷，與形成為第I磁性層和第2 磁性層的Ni-Zn-Cu系鐵素體材料一體煅燒的情況中，在將它們依次煅燒的情況下，由于煅燒工序中同樣將形成為導(dǎo)體線圈的銅曝露于高溫氣氛中，所以也無法避免上述問題。
本發(fā)明的目的在于提供一種共模扼流線圈，是使用玻璃陶瓷作為非磁性層的材料的同時也能夠有效防止導(dǎo)體線圈間的遷移的可靠性高的共模扼流線圈，能夠有效防止導(dǎo)體線圈的布線電阻的上升和磁性層的電阻率的降低。另外，本發(fā)明的目的還在于提供該共模扼流線圈的制造方法。
根據(jù)本發(fā)明的一個主旨，提供一種共模扼流線圈，是在第I磁性層上層疊非磁性層和第2磁性層、該非磁性層中包含2個對置的導(dǎo)體線圈的共模扼流線圈，其中，
非磁性層由燒結(jié)玻璃陶瓷構(gòu)成，
導(dǎo)體線圈由含銅導(dǎo)體構(gòu)成，
第I磁性層和第2磁性層的至少一方(以下，為簡化說明，本說明書中稱為第2磁性層)由包含F(xiàn)e203、Mn203、NiO、ZnO, CuO的燒結(jié)鐵素體材料構(gòu)成；
該燒結(jié)鐵素體材料中，
CuO換算含量為5mol%以下，以及
Fe2O3換算含量為25mol% 47mol%且Mn2O3換算含量為Imol %以上且低于 7. 5mol%，或Fe2O3 換算含量為 35mol% 45mol%且Mn2O3 換算含量為 7. 5mol % IOmol %。
應(yīng)予說明，本發(fā)明中，“在第I磁性層上層疊非磁性層和第2磁性層”應(yīng)理解為僅指這些層的相對上下關(guān)系。
本發(fā)明的共模扼流線圈中，非磁性層由燒結(jié)玻璃陶瓷構(gòu)成，導(dǎo)體線圈由含銅導(dǎo)體構(gòu)成。換言之，由于使用玻璃陶瓷作為非磁性層的材料的同時使用銅作為導(dǎo)體線圈的材料， 所以與使用銀作為導(dǎo)體線圈的材料的情況相比，能夠有效防止在導(dǎo)體線圈間的遷移，由此， 能夠提供可靠性高的共模扼流線圈。
對于本發(fā)明的共模扼流線圈而言，由于在其制造方法中，如后所述地通過在 Cu-Cu2O平衡氧分壓以下的氧分壓(還原氣氛)下進(jìn)行煅燒，所以能夠防止用作導(dǎo)體線圈的材料的Cu被氧化成Cu2O,防止導(dǎo)體線圈的布線電阻的上升。
進(jìn)而，本發(fā)明的共模扼流線圈中，第I磁性層和第2磁性層的至少一方由包含 Fe203、Mn203、Ni0、Zn0、Cu0的燒結(jié)鐵素體材料構(gòu)成，使該燒結(jié)鐵素體材料中的CuO換算含量設(shè)為5mol%以下(Omol %除外)。這樣，通過使CuO換算含量成為5mol %以下的低含量，從而提高鐵素體材料燒結(jié)時的抗還原性，即使在Cu-Cu2O平衡氧分壓以下的氧分壓(還原氣氛)下進(jìn)行煅燒，也能夠?qū)⒁駽uO被還原成Cu2O而導(dǎo)致的磁性層的電阻率的降低抑制在允許的范圍內(nèi)。
另外，更進(jìn)一步，本發(fā)明的共模扼流線圈中，對于上述燒結(jié)鐵素體材料，使Fe2O3換算含量設(shè)為25mol % 47mol %且Mn2O3換算含量設(shè)為Imol %以上且低于7. 5mol %，或Fe2O3 換算含量設(shè)為35mol% 45mol%且Mn2O3換算含量設(shè)為7. 5mol% 10mol%。這樣，通過使Fe2O3與Mn2O3共存，組合Fe2O3換算含量與Mn2O3換算含量，如上選擇各個范圍，從而能夠有效避免鐵素體材料燒結(jié)時Fe2O3被還原成Fe3O4 (FeO · Fe2O3)，即使在Cu-Cu2O平衡氧分壓以下的氧分壓(還原氣氛)下進(jìn)行煅燒，也能夠防止因Fe2O3被還原成Fe3O4而導(dǎo)致的磁性層的電阻率的降低。
總之，根據(jù)本發(fā)明的共模扼流線圈，使用玻璃陶瓷作為非磁性層的材料的同時，也能夠有效防止導(dǎo)體線圈間的遷移，并且能夠有效防止導(dǎo)體線圈的布線電阻的上升和磁性層的電阻率的降低二者。
應(yīng)予說明，對于磁性層的成分，可以通過使共模扼流線圈斷裂，用波長色散X射線分析法(WDX法)對磁性層的斷裂面進(jìn)行定量分析來確認(rèn)。CuO換算含量意味著假定磁性層中的Cu全部為CuO形態(tài)，將Cu換算成CuO時的CuO含量，具體而言，通過用上述WDX法定量分析磁性層中的Cu來進(jìn)行檢測。其它的換算含量”的表達(dá)也是同樣的意思。
本發(fā)明的一個方式中，第I磁性層與第2磁性層可以穿過配置于非磁性層中的2 個導(dǎo)體線圈的線圈內(nèi)部地進(jìn)行連接。根據(jù)該方式，能夠提高線圈間的磁耦合性、能夠提供共模阻抗更高的共模扼流線圈。
根據(jù)本發(fā)明的另一個主旨，還提供一種制造方法，是在第I磁性層上層疊非磁性層和第2磁性層，在該非磁性層中包含2個對置的導(dǎo)體線圈的共模扼流線圈的制造方法，包括
由含銅導(dǎo)體形成上述導(dǎo)體線圈，
在含銅導(dǎo)體的存在下，在Cu-Cu2O平衡氧分壓以下的氧分壓下對玻璃陶瓷進(jìn)行煅燒，從而至少部分形成上述非磁性層，
使用如下的鐵素體材料，在含銅導(dǎo)體的存在下，在Cu-Cu2O平衡氧分壓以下的氧分壓下對該鐵素體材料進(jìn)行煅燒，由此形成上述第2磁性層，所述鐵素體材料包含F(xiàn)e203、 Mn203、Ni0、Zn0、Cu0，其中，
CuO含量為5mol %以下，以及
Fe2O3含量為25mol % 47mol %且Mn2O3含量為Imol %以上且低于7. 5mol %，或 Fe2O3 含量為 35mol%~ 45mol % 且 Mn2O3 含量為 7. 5mol%~ IOmol %。
根據(jù)本發(fā)明的上述制造方法，由于使用銅作為導(dǎo)體線圈的材料，所以與使用銀作為導(dǎo)體線圈的材料的情況相比，能夠有效防止導(dǎo)體線圈間的遷移，由此，能夠提供可靠性高的共模扼流線圈。
根據(jù)本發(fā)明的上述制造方法，在含銅導(dǎo)體的存在下，在Cu-Cu2O平衡氧分壓以下的氧分壓下對玻璃陶瓷進(jìn)行煅燒，從而至少部分形成非磁性層，所以能夠防止用作導(dǎo)體線圈的材料的Cu被氧化成Cu2O,防止導(dǎo)體線圈的布線電阻的上升。
進(jìn)而，根據(jù)本發(fā)明的上述制造方法，在含銅導(dǎo)體的存在下，將包含F(xiàn)e203、Μη203、 Ni0、Zn0、Cu0的鐵素體材料在Cu-Cu2O平衡氧分壓以下的氧分壓下煅燒，從而形成第2磁性層，且使該鐵素體材料中的CuO含量設(shè)為5mol %以下(Omol %除外)，所以能夠?qū)⒁駽uO被還原成Cu2O而導(dǎo)致的磁性層的電阻率的降低抑制在允許的范圍。通常，與其它主要成分比較，CuO為低熔點，所以如果使CuO含量在5mol%以下，則在通常實施的大氣氣氛下的煅燒中，如果煅燒溫度不上升到1050 1250°C左右，則無法得到燒結(jié)性(或燒結(jié)密度)高的燒結(jié)體。與此相對，根據(jù)本發(fā)明的上述制造方法，由于在Cu-Cu2O平衡氧分壓以下的氧分壓下進(jìn)行煅燒，所以在Cu的熔點以下的溫度，例如950 1000°C下就能夠得到燒結(jié)性高的燒結(jié)體。
另外，更進(jìn)一步，根據(jù)本發(fā)明的上述制造方法，在含銅導(dǎo)體的存在下，將包含F(xiàn)e203、5Mn203、NiO、ZnO, CuO的鐵素體材料在Cu-Cu2O平衡氧分壓以下的氧分壓下煅燒，從而形成第2磁性層，并且上述鐵素體材料中，由于Fe2O3含量為25mol % 47mol %且Mn2O3含量為 Imol %以上且低于7. 5mol%,或Fe2O3含量為35mol % 45mol %且Mn2O3含量為7. 5mol % 10mOl%，所以能夠防止因Fe2O3被還原成Fe3O4而導(dǎo)致的磁性層的電阻率的降低。
本發(fā)明的一個方式中，可以使用燒結(jié)鐵素體材料作為上述第I磁性層。該方式中， 對于燒結(jié)鐵素體材料，可以使用任意的鐵素體材料在任意合適的條件下進(jìn)行預(yù)先煅燒而成。
本發(fā)明的另一個方式中，本發(fā)明的上述方法還可以包括
使用如下的鐵素體材料，在含銅導(dǎo)體的存在下，在Cu-Cu2O平衡氧分壓以下的氧分壓下對該鐵素體材料進(jìn)行煅燒，從而形成上述第I磁性層，所述鐵素體材料包含F(xiàn)e203、 Mn203、Ni0、Zn0、Cu0，其中，
CuO含量為5mol %以下，以及
Fe2O3含量為25mol % 47mol %且Mn2O3含量為Imol %以上且低于7. 5mol %，或 Fe2O3 含量為 35mol%~ 45mol %且 Mn2O3 含量為 7. 5mol%~ IOmol % ；
并且，同時實施用于形成上述非磁性層的煅燒、用于形成上述第2磁性層的煅燒、 以及用于形成上述第I磁性層的煅燒。
根據(jù)該方式，用于形成第2磁性層的煅燒和用于形成第I磁性層的煅燒均能在低溫下實現(xiàn)。而且，在該方式中，由于使這些煅燒與用于形成非磁性層的煅燒同時實施，所以能夠進(jìn)一步抑制用作導(dǎo)體線圈的材料的Cu被氧化成Cu2O,其結(jié)果，能夠進(jìn)一步有效防止導(dǎo)體線圈的布線電阻的上升。另外，根據(jù)本發(fā)明的上述方式，能夠?qū)⒌?磁性層和第I磁性層的電阻率和燒結(jié)密度維持在較高水平，因此能夠提高得到的共模扼流線圈的絕緣電阻和可靠性。
根據(jù)本發(fā)明，能夠制造一種共模扼流線圈，是使用玻璃陶瓷作為非磁性層的材料的同時也能夠有效防止導(dǎo)體線圈間的遷移的、可靠性高的共模扼流線圈，能夠有效防止導(dǎo)體線圈的布線電阻的上升和磁性層的電阻率的降低。


圖I是表示本發(fā)明的一個實施方式的共模扼流線圈的圖，圖I (a)是共模扼流線圈的示意立體圖，圖1(b)是沿(a)的X-X'線的共模扼流線圈的示意截面圖。
圖2是圖I的實施方式的共模扼流線圈的示意分解立體圖，其中省略了外部電極。
圖3是表示包含F(xiàn)e203、Mn203、Ni0、Zn0、Cu0的鐵素體材料中的Fe2O3含量(mol% ) 和Mn2O3含量(mol% )的座標(biāo)圖。
圖4是表示圖I的實施方式的改變例中的共模扼流線圈的圖，是與圖I (b)對應(yīng)的圖。
圖5是作為用于測定磁性層的電阻率的試樣制作的層疊電容的示意截面圖。
符號說明
I...第I磁性層，2...導(dǎo)體線圈，2a...引出部，2b...主體部，3...非磁性層，3a 3e...非磁性子層,4...導(dǎo)體線圈，4a...引出部，4b...主體部,5...第2磁性層, 6a、6b...通孔,7...層疊體，9a 9d...外部電極，10...共模扼流線圈，11...貫通孔,31...磁性層，33...內(nèi)部電極,35a、35b...外部電極，40...層疊電容(用于測定磁性層的電阻率)。
具體實施方式
以下，邊參照附圖邊對本發(fā)明的共模扼流線圈及其制造方法進(jìn)行詳細(xì)說明。
(實施方式I)
如圖I 2所示，本實施方式的共模扼流線圈10包含由第I磁性層I、在其上依次層疊的非磁性層3和第2磁性層5構(gòu)成的層疊體7而成。在非磁性層3的內(nèi)部以對置的方式埋設(shè)有2個導(dǎo)體線圈2、4。層疊體7的周圍可設(shè)置外部電極9a 9d，導(dǎo)體線圈2的兩端分別與外部電極9a、9c連接，導(dǎo)體線圈4的兩端分別與9b、9d連接。
雖然并不限定本發(fā)明，但更詳細(xì)而言，非磁性層3可由燒結(jié)玻璃陶瓷的非磁性子層3a 3e構(gòu)成(圖1(b))。另外，導(dǎo)體線圈2由引出部2a和主體部2b構(gòu)成，引出部2a和主體部2b通過非磁性子層3b的通孔6a—體形成。導(dǎo)體線圈4由引出部4a和主體部4b 構(gòu)成，引出部4a和主體部4b通過非磁性子層3d的通孔6b —體形成。各主體部2b和4b 具有螺旋狀的形狀(圖2)，將非磁性子層3c夾于中間而對置配置，引出部2a通過非磁性子層3a，與第I磁性層I有間隔地配置，引出部4a通過非磁性子層3e，與第5磁性層5有間隔地配置(圖I (b))。但是，本實施方式的導(dǎo)體線圈2、4的構(gòu)成、形狀、卷繞數(shù)以及配置等不限于圖示的例子。
本實施方式中，共模扼流線圈10是如下進(jìn)行制造的。本實施方式的制造方法，簡略而言，是使用燒結(jié)鐵素體材料作為第I磁性層I，通過按每層煅燒而形成非磁性子層3a 3e，從而得到非磁性層3，之后在其上通過煅燒而形成第2磁性層5 (非磁性層和第2磁性層分別依次煅燒)。
(a)第I磁性層的準(zhǔn)備
首先，作為第I磁性層1，準(zhǔn)備由燒結(jié)鐵素體構(gòu)成磁性基板。由燒結(jié)鐵素體材料構(gòu)成的磁性基板，只要能夠得到規(guī)定電感，可以是對任意適當(dāng)?shù)蔫F素體材料進(jìn)行燒結(jié)而成的。對于鐵素體材料，例如可使用含有Fe2O3和NiO作為主要成分的Ni系鐵素體材料、含有 Fe203、NiO以及ZnO作為主要成分的Ni-Zn系鐵素體材料、含有Fe203、NiO、ZnO以及CuO作為主要成分的Ni-Zn-Cu系鐵素體材料等。該磁性基板可以是從對鐵素體材料進(jìn)行燒結(jié)而成的磁性基板中切割出所期望的形狀的磁性基板，但并不限于此。
(b)非磁性子層3a的形成
接著，在第I磁性層I上層疊玻璃陶瓷，對得到的層疊體進(jìn)行熱處理將玻璃陶瓷煅燒，從而形成非磁性子層3a。可以使用感光性或非感光性的玻璃陶瓷作為原料玻璃陶瓷，但優(yōu)選使用與非磁性子層3b相同的(感光性的)玻璃陶瓷。例如，可以使用硼硅酸玻璃(含有二氧化硅作為主要成分，進(jìn)一步含有硼酸和根據(jù)需要的其它化合物的玻璃)、無硼酸玻璃 (含有二氧化硅作為主要成分，不含硼酸，含有根據(jù)需要的其它化合物的玻璃)等作為玻璃陶瓷。向第I磁性層I上層疊玻璃陶瓷時可以通過以下方式來實施將玻璃陶瓷與任意適當(dāng)?shù)钠渌^緣性成分一起制成膏狀的物質(zhì)(以下，僅稱玻璃膏)，用印刷等方法涂膜在第I 磁性層I上；或?qū)⒉Ａ沾膳c任意適當(dāng)?shù)钠渌^緣性成分一起制成坯片狀的物質(zhì)(以下，僅稱玻璃陶瓷坯片)重疊于第I磁性層I上。用于形成非磁性子層3a的煅燒(熱處理)，只要能對玻璃陶瓷進(jìn)行燒結(jié)，就沒有特別限定。該工序中，由于層疊體中尚未存在含銅導(dǎo)體， 所以可以通過在空氣中對層疊體進(jìn)行熱處理而將玻璃陶瓷煅燒。煅燒溫度只要是玻璃的軟化點以上的溫度，就沒有特別限定，例如可設(shè)為800 1000°C。
(c)導(dǎo)體線圈2的引出部2a的形成
接著，在非磁性子層(燒結(jié)玻璃陶瓷層)3a上使含銅導(dǎo)體形成為圖案，從而形成引出部2a。含銅導(dǎo)體含有銅作為主要成分，可以根據(jù)情況含有其它導(dǎo)電性成分。含銅導(dǎo)體的圖案形成可通過以下方式來實施將銅(以及根據(jù)需要的其它導(dǎo)電性成分，下同)的粉末與玻璃一起制成膏狀的物質(zhì)，在非磁性子層3a上以規(guī)定的圖案進(jìn)行絲網(wǎng)印刷；或用濺射法使銅在非磁性子層3a上成膜，通過光刻法蝕刻為規(guī)定的圖案；或?qū)~選擇性鍍覆為規(guī)定的圖案。選擇性鍍覆例如可利用全加成法(基于抗蝕劑圖案形成、非電解鍍覆以及抗蝕劑剝離的方法)、半加成法(基于利用非電解鍍覆進(jìn)行籽晶層的成膜、形成抗蝕劑圖案、電鍍、抗蝕劑剝離、除去籽晶層的方法)等。
(d)非磁性子層3b的形成
其后，與上述工序(b)同樣地，在非磁性子層(燒結(jié)玻璃陶瓷層)3a和引出部2a 上層疊玻璃陶瓷。但是，本工序中使用感光性的玻璃陶瓷作為原料玻璃陶瓷，通過光刻法在該層形成通孔6a，使引出部2a部分地露出。然后，對得到的層疊體進(jìn)行熱處理，將玻璃陶瓷煅燒，從而形成非磁性子層3b。用于形成非磁性子層3b的煅燒(熱處理)，是通過在 Cu-Cu2O平衡氧分壓以下的氣氛中對層疊體進(jìn)行熱處理，在該氣氛中對玻璃陶瓷進(jìn)行煅燒來實施的。該工序中，層疊體中存在有含銅導(dǎo)體，通過在Cu-Cu2O平衡氧分壓以下的氣氛中將玻璃陶瓷煅燒，從而能夠防止Cu被氧化成Cu20。燒結(jié)氣氛的氧分壓在Cu-Cu2O平衡氧分壓以下即可。煅燒溫度只要在玻璃的軟化點以上的溫度，就沒有特別限定，例如可為800 1000°C。Cu-Cu2O平衡氧分壓根據(jù)溫度而異，可由埃林漢姆圖求出。例如900°C溫度時為4.3Xl(T3Pa、950°C溫度時為 I. 8 X l(T2Pa、1000°C溫度時為 6. 7 X IO^2Pa0
(e)導(dǎo)體線圈2的主體部2b的形成
接著，在通孔6a內(nèi)部和非磁性子層(燒結(jié)玻璃陶瓷層)3b上使含銅導(dǎo)體形成為圖案，使主體部2b形成為螺旋狀。含銅導(dǎo)體的圖案形成可與上述工序(c)同樣地進(jìn)行，但需要在通孔6a內(nèi)部埋設(shè)含銅導(dǎo)體，從而連接主體部2b與引出部2a，將這些成為一體地構(gòu)成導(dǎo)體線圈2。
(f)非磁性子層3c的形成
其后，與上述工序(b)同樣地，在非磁性子層(燒結(jié)玻璃陶瓷層)3b和主體部2b 上層疊玻璃陶瓷，對得到的層疊體進(jìn)行熱處理，將玻璃陶瓷煅燒，形成非磁性子層3c。用于形成非磁性子層3c的煅燒(熱處理)與上述工序(d)同樣，是通過在Cu-Cu2O平衡氧分壓以下的氣氛中對層疊體進(jìn)行熱處理，在該氣氛下將玻璃陶瓷煅燒來實施的。
(g)導(dǎo)體線圈4的主體部4b的形成
接著，在非磁性子層(燒結(jié)玻璃陶瓷層)3c上使含銅導(dǎo)體形成為圖案，使主體部4b 形成為螺旋狀。含銅導(dǎo)體的圖案形成可與上述工序(C)同樣地進(jìn)行。
(h)非磁性子層3d的形成
其后，與上述工序(b)同樣地，在非磁性子層(燒結(jié)玻璃陶瓷層)3c和主體部4b 上層疊玻璃陶瓷。但是，本工序中使用感光性的玻璃陶瓷作為原料玻璃陶瓷，通過光刻法在該層形成通孔6b，使主體部4b部分地露出。然后，對得到的層疊體進(jìn)行熱處理，將玻璃陶瓷煅燒，形成非磁性子層3d。用于形成非磁性子層3d的煅燒(熱處理)與上述工序(d)同樣，是通過在Cu-Cu2O平衡氧分壓以下的氣氛中對層疊體進(jìn)行熱處理，在該氣氛下將玻璃陶瓷煅燒來實施的。
⑴導(dǎo)體線圈4的引出部4a的形成
接著，在通孔6b內(nèi)部和非磁性子層(燒結(jié)玻璃陶瓷層)3d上使含銅導(dǎo)體形成為圖案，形成引出部4a。含銅導(dǎo)體的圖案形成可與上述工序(C)同樣地進(jìn)行，但需要在通孔6b 內(nèi)部埋設(shè)含銅導(dǎo)體，連接主體部4b與引出部4a，將這些成為一體地構(gòu)成導(dǎo)體線圈4。
(j)非磁性子層3e的形成
其后，與上述工序(b)同樣，在非磁性子層(燒結(jié)玻璃陶瓷層)3d和引出部4a上層疊玻璃陶瓷，對得到的層疊體進(jìn)行熱處理，將玻璃陶瓷煅燒，形成非磁性子層3e。用于形成非磁性子層3e的煅燒(熱處理)與上述工序(d)同樣，是通過在Cu-Cu2O平衡氧分壓以下的氣氛中對層疊體進(jìn)行熱處理，在該氣氛下將玻璃陶瓷煅燒而實施的。通過非磁性子層 3e的形成，非磁性子層3a 3e全部被燒結(jié)，這些的整體將構(gòu)成非磁性層3 (燒結(jié)玻璃陶瓷層)。
(k)第2磁性層5的形成
另外，準(zhǔn)備包含F(xiàn)e203、Mn203、Ni0、Zn0、Cu0的、CuO含量、Fe2O3含量以及Mn2O3含量在規(guī)定范圍內(nèi)的Ni-Mn-Zn-Cu系的鐵素體材料。這可以理解為是對于Ni-Zn-Cu系鐵素體材料，用Mn2O3置換規(guī)定量的Fe2O3的Ni-Zn-Cu系鐵素體材料。
該鐵素體材料含有Fe203、Mn203、Zn0、Ni0以及CuO作為主要成分，也可以根據(jù)需要進(jìn)一步含有Bi2O3等添加成分。通常，對于鐵素體材料而言，作為原材料，可按所期望的比例對這些成分的粉末進(jìn)行混合和預(yù)煅燒來制備，但并不限定于此。
該鐵素體材料中的CuO含量為5m0l%以下(以主要成分總量為基準(zhǔn))。通過將 CuO含量設(shè)為5mol%以下，利用后述的熱處理對鐵素體材料進(jìn)行煅燒，由此能夠確保在第2 磁性層5中的高電阻率。鐵素體材料中的CuO含量為5mol%以下即可，但是為了獲得充分的燒結(jié)性，優(yōu)選為O. 2mol%以上。
該鐵素體材料中的Fe2O3含量和Mn2O3含量(以主要成分總量為基準(zhǔn))在圖3所示的區(qū)域Z的范圍以內(nèi)。圖3是以Fe2O3含量為X軸、Mn2O3含量為y軸的圖，圖中的各點(X， y)為 A(25，I)、B (47,1)、C(47, 7. 5)、D (45, 7. 5)、E (45,10)、F(35,10)、G(35，7. 5)、H(25,7.5)。即，由這些點A H圍起來的區(qū)域Z的范圍將與組合Fe2O3含量為25mol % 47mol % 且Mn2O3含量為Imol %以上且低于7. 5mol %的區(qū)域和Fe2O3含量為35mol % 45mol %且 Mn2O3含量為7. 5mol% IOmol %的區(qū)域而形成的范圍一致。通過使Fe2O3含量和Mn2O3含量在圖3所示的區(qū)域Z的范圍以內(nèi)，利用后述熱處理對鐵素體材料進(jìn)行煅燒，從而能夠確保在第2磁性層5中的高電阻率。
優(yōu)選該鐵素體材料中ZnO含量為6 33mol % (以主要成分總量為基準(zhǔn))。通過使ZnO含量為6mol%以上，例如能夠得到35以上的高導(dǎo)磁率，能夠獲得較大的電感。另外， 通過使ZnO含量為33mol%以下，例如能夠得到130°C以上的居里點，能夠確保高的線圈工作溫度。
對該鐵素體材料中的NiO含量沒有特別限定，可以是上述其它主要成分的CuO、Fe203、ZnO 的余量。
另外，優(yōu)選相對于主要成分(Fe203、Mn203、ZnO, NiO、CuO)的總量100重量份，鐵素體材料中的Bi2O3含量(添加量)為O. I I重量份。通過使Bi2O3含量為O. I I重量份，能夠進(jìn)一步促進(jìn)低溫煅燒，同時能夠避免晶粒異常生長。如果Bi2O3含量過高，則容易引起晶粒異常生長，在晶粒異常生長部位電阻率降低，形成外部電極的鍍覆處理中，在晶粒異常生長的部位上將附著鍍層，因此不優(yōu)選。
使用上述Ni-Mn-Zn-Cu系鐵素體材料，在通過上述工序(j)得到的層疊體的非磁性層3上層疊鐵素體材料，對得到的層疊體進(jìn)行熱處理，將該鐵素體材料煅燒，形成第2磁性層5。向非磁性層3上層疊鐵素體材料時可以通過以下方式來實施將上述鐵素體材料與任意適當(dāng)?shù)钠渌煞忠煌谱鞒筛酄畹奈镔|(zhì)用印刷等方法涂膜在非磁性層3上的方式； 或?qū)㈣F素體材料與任意適當(dāng)?shù)钠渌煞忠煌谱鞒膳髌瑺畹奈镔|(zhì)重疊在非磁性層3上的方式。用于形成第2磁性層5的煅燒(熱處理)是通過在Cu-Cu2O平衡氧分壓以下的氣氛中對層疊體進(jìn)行熱處理，在該氣氛下將鐵素體材料煅燒來實施的。
通過在Cu-Cu2O平衡氧分壓以下的氣氛中對鐵素體材料進(jìn)行煅燒，從而能夠以比在空氣中煅燒時更低的溫度對鐵素體材料進(jìn)行煅燒，例如，煅燒溫度可以為950 1000°C。 本發(fā)明不受任何理論限制，但認(rèn)為在這樣低的氧分壓氣氛中進(jìn)行煅燒的情況下，能夠在結(jié)晶結(jié)構(gòu)中形成氧缺陷，促進(jìn)存在于結(jié)晶中的Fe、Mn、Ni、Cu、Zn的相互擴(kuò)散，提高低溫?zé)Y(jié)性。該工序中，在層疊體中雖然存在含銅導(dǎo)體，但通過在Cu-Cu2O平衡氧分壓以下的氣氛中對鐵素體材料進(jìn)行低溫煅燒，能夠防止Cu被氧化成Cu2O,將導(dǎo)體線圈2、4的布線電阻維持為較低。
并且，通過使用CuO含量為5mol %以下的Ni-Mn-Zn-Cu系鐵素體材料，即使在 Cu-Cu2O平衡氧分壓以下的氣氛下進(jìn)行煅燒，也能夠在第2磁性層5中確保高的電阻率。 本發(fā)明不受任何理論限制，但認(rèn)為這是通過降低CuO含量，從而能夠抑制CuO被還原生成 Cu2O,由此抑制了電阻率的降低。
另外，通過使用使Fe2O3含量和Mn2O3含量在圖3所示的區(qū)域Z的范圍以內(nèi)的 Ni-Mn-Zn-Cu系鐵素體材料，即使在Cu-Cu2O平衡氧分壓以下的氣氛中進(jìn)行煅燒，也能夠在第2磁性層5中確保高的電阻率。本發(fā)明不受任何理論限制，認(rèn)為這是由于Mn3O4-Mn2O3的平衡氧分壓高于Fe3O4-Fe2O3的平衡氧分壓,Mn2O3比Fe2O3更容易被還原,所以在Cu-Cu2O平衡氧分壓以下的氧分壓下，對于Mn2O3而言，為比Fe2O3更強(qiáng)的還原性氣氛，其結(jié)果Mn2O3比 Fe2O3優(yōu)先被還原，能夠在Fe2O3被還原之前結(jié)束煅燒。
煅燒氣氛的氧分壓在Cu-Cu2O平衡氧分壓以下即可，為了確保第2磁性層的電阻率，優(yōu)選為Cu-Cu2O平衡氧分壓(Pa)的O. 01倍以上。本發(fā)明不受任何理論限制，但是如果氧濃度過低，則有可能生成過量的氧缺陷從而降低第2磁性層5的電阻率，通過存在一定程度的氧，能夠避免過度生成氧缺失，由此能夠確保高電阻率。
由此，能夠得到在第I磁性層I上層疊非磁性層3和第2磁性層5，在非磁性層3 中含有2個對置的導(dǎo)體線圈2、4的層疊體7。該層疊體7可以單獨制作，也可以將多個一次制作成矩陣狀之后，再通過切片等各個分割(進(jìn)行元件分離)而單片化。
(I)外部電極9a 9d的形成
在層疊體7的對置的側(cè)部形成外部電極9a 9d。外部電極9a 9d的形成例如可通過將銅的粉末與玻璃等一起制作為膏狀的物質(zhì)涂布于規(guī)定的區(qū)域，將得到的構(gòu)造體在 Cu-Cu2O平衡氧分壓以下的氣氛中，例如在850 900°C進(jìn)行熱處理，對銅進(jìn)行焙燒來實施。
如上所述地制造本實施方式的共模扼流線圈10。共模扼流線圈10中，第2磁性層5由包含F(xiàn)e203、Mn203、NiO、ZnO, CuO的燒結(jié)鐵素體材料形成，其可以與燒結(jié)前的鐵素體材料組成不同，例如，通過進(jìn)行煅燒，CuO、Fe2O3、Mn2O3的一部分可以各自變化為Cu20、Fe304、 Μη304。對此，可以認(rèn)為所述燒結(jié)鐵素體材料中CuO換算含量、Fe2O3換算含量、Mn2O3換算含量分別與燒結(jié)前的鐵素體材料中CuO含量、e203含量、Mn2O3含量實質(zhì)上相同。
根據(jù)本實施方式，由于使用銅作為導(dǎo)體線圈2、4的材料，所以能夠有效防止在導(dǎo)體線圈2、4間的遷移，能夠得到高可靠性的共模扼流線圈。而且，能夠?qū)?dǎo)體線圈2、4的布線電阻維持為較低，同時第2磁性層5的低溫?zé)Y(jié)性良好，并且能夠?qū)⒌?磁性層5的電阻率維持為較高，例如，能夠得到電阻率P以IogP計為7以上的大小。
另外，如上所述，根據(jù)本實施方式，由于能夠有效防止在導(dǎo)體線圈2、4間的遷移， 所以能夠加強(qiáng)導(dǎo)體線圈2、4間的磁耦合性(或者耦合系數(shù))，能夠得到共模阻抗更高的共模扼流線圈。另外，還能夠縮小導(dǎo)體線圈2、4間的距離，由此，能夠使共模扼流線圈薄層化。
(實施方式2)
本實施方式是采用其它方法制造在實施方式I中所述的共模扼流線圈10的實施方式。以下，用相同的符號說明與實施方式I同樣的部件。本實施方式的制造方法，簡略而言，通過基板減少工藝(substrate-less process)在保持層上層疊第I磁性層I的材料， 層疊非磁性層3的材料(同時形成導(dǎo)體線圈2、4)，然后在其上層疊第2磁性層5的材料， 之后將得到的層疊體一并煅燒，從而形成第I磁性層I、非磁性層3以及第2磁性層5 (第I 磁性層、非磁性層以及第2磁性層的共煅燒)。
(m)第I磁性層I的材料層的形成
在任意適當(dāng)?shù)谋３謱?未圖示)上層疊規(guī)定的鐵素體材料，從而形成第I磁性層 I的材料層。作為該鐵素體材料使用與實施方式I中的工序(k)中所述的第2磁性層5同樣的Ni-Mn-Zn-Cu系鐵素體材料。向保持層上層疊鐵素體材料可通過以下方式來實施將鐵素體材料與任意適當(dāng)?shù)钠渌煞忠黄鹬谱鞒筛酄畹奈镔|(zhì)用印刷等方法涂膜在保持層上并使其干燥；將鐵素體材料與任意適當(dāng)?shù)钠渌煞忠黄鹬谱鞒膳髌瑺畹奈镔|(zhì)重疊于保持層上。
(η)非磁性子層3a 3e的材料的層疊和導(dǎo)體線圈2、4的形成
為了在該第I磁性層I的材料層(未燒結(jié)Ni-Mn-Zn-Cu系鐵素體材料層)上形成非磁性子層3a 3e，在各工序中不實施煅燒，除此以外，與實施方式I所述的工序(b) (j)同樣地形成導(dǎo)體線圈2、4的同時層疊非磁性子層3a 3e的材料層(未燒結(jié)玻璃陶瓷材料層)。由此，以在其內(nèi)部埋設(shè)導(dǎo)體線圈2、4的狀態(tài)形成非磁性層3的材料層。
(O)第2磁性層5的材料層的形成
其后，與上述工序(m)同樣地在非磁性層3的材料層上層疊規(guī)定的鐵素體材料，從而形成第2磁性層5的材料層。作為該鐵素體材料也采用在實施方式I中的工序(k)中所述的第2磁性層5同樣的Ni-Mn-Zn-Cu系鐵素體材料。只要滿足上述條件，第I磁性層I 的材料和第2磁性層5的材料可以相同，也可以不同。
由此，可以得到未燒結(jié)的層疊體。未燒結(jié)的層疊體，可以單獨制作，也可以將多個一次制作成矩陣狀之后，再通過切片等各自分割(進(jìn)行元件分離)而單片化。
(P)第I磁性層I、非磁性層3以及第2磁性層5的形成
對如上得到的未煅燒的層疊體進(jìn)行熱處理，將玻璃陶瓷煅燒，形成非磁性層3，同時將鐵素體材料煅燒形成第I磁性層I和第2磁性層5。用于形成該第I磁性層I、非磁性層3以及第2磁性層5的煅燒(熱處理)，通過在Cu-Cu2O平衡氧分壓以下的氣氛中對層疊體進(jìn)行熱處理，在該氣氛中同時將玻璃陶瓷和鐵素體材料煅燒來實施。
由此，得到在第I磁性層I上層疊有非磁性層3和第2磁性層5，非磁性層3中包含2個對置的導(dǎo)體線圈2、4的層疊體7。
(q)外部電極9a 9d的形成
其后，與實施方式I中所述的工序(I)同樣地在層疊體7的對置的側(cè)部形成外部電極9a 9d。
如上所述地制造本實施方式的共模扼流線圈10。根據(jù)本實施方式，由于與實施方式I的制造方法不同，將用于形成非磁性層3和第2磁性層的煅燒(熱處理)一次完成，所以能夠進(jìn)一步抑制用作導(dǎo)體線圈的材料的Cu被氧化成Cu2O,能夠得到可靠性更高的共模扼流線圈。另外，能夠得到與實施方式I同樣的效果。
以上，雖然對本發(fā)明的兩個實施方式進(jìn)行了說明，但是這些實施方式可進(jìn)行各種改變。例如，如圖4所示，實施方式I和2的共模扼流線圈，以不使導(dǎo)體線圈2、4從非磁性層 3露出的方式通過噴砂加工方法、蝕刻加工方法等而形成貫通非磁性層3的貫通孔11，將該貫通孔可以采用與上述實施方式I中的工序(k)中所述的第2磁性層5同樣的Ni-Mn-Zn-Cu 系鐵素體材料進(jìn)行埋入，并且該鐵素體材料可以與第2磁性層5的材料(和實施方式2的情況下的第I磁性層I的材料)相同，也可以不同。根據(jù)上述構(gòu)成，能夠增強(qiáng)導(dǎo)體線圈2、4 間的磁耦合性，能夠得到共模阻抗更高的共模扼流線圈。實施例
(實驗)
為了研究適于用作第2磁性層的材料的鐵素體材料，進(jìn)行以下的實驗來評價具有各種組成的鐵素體材料的抗還原性。
作為鐵素體材料的原材料，準(zhǔn)備Fe203、Mn203、Zn0、Ni0以及CuO的各種粉末，以鐵素體材料的組成為表I 5所不的比例的方式稱取這些粉末。應(yīng)予說明，表中，在試樣No.上標(biāo)記“ * ”的是鐵素體材料組成在本發(fā)明的范圍以外的試樣，試樣No.上沒有標(biāo)記“ * ”的是鐵素體材料組成在本發(fā)明的范圍以內(nèi)的試樣。
表I
權(quán)利要求
1.ー種共模扼流線圈，是在第I磁性層上層疊有非磁性層和第2磁性層，在該非磁性層中包含2個對置的導(dǎo)體線圈的共模扼流線圈，其中， 非磁性層由燒結(jié)玻璃陶瓷構(gòu)成， 導(dǎo)體線圈由含銅導(dǎo)體構(gòu)成， 第I磁性層和第2磁性層的至少一方由包含F(xiàn)e203、Mn203、NiO、ZnO, CuO的燒結(jié)鐵素體材料構(gòu)成， 該燒結(jié)鐵素體材料中， CuO換算含量為5mol %以下，以及 Fe2O3換算含量為25mol % 47mol %并且Mn2O3換算含量為Imol %以上且低于7.5mol%，或Fe2O3 換算含量在 35mol% 45mol%且Mn2O3 換算含量為 7. 5mol % IOmol %。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的共模扼流線圈，其中，第I磁性層與第2磁性層穿過配置于非磁性層中的2個導(dǎo)體線圈的線圈內(nèi)部地進(jìn)行連接。
3.一種共模扼流線圈的制造方法，是在第I磁性層上層疊有非磁性層和第2磁性層，在該非磁性層中包含2個對置的導(dǎo)體線圈的共模扼流線圈的制造方法，包括 由含銅導(dǎo)體形成所述導(dǎo)體線圈， 在含銅導(dǎo)體的存在下，在Cu-Cu2O平衡氧分壓以下的氧分壓下對玻璃陶瓷進(jìn)行煅燒，從而至少部分形成所述非磁性層， 使用如下的鐵素體材料，在含銅導(dǎo)體的存在下，在Cu-Cu2O平衡氧分壓以下的氧分壓下對該鐵素體材料進(jìn)行煅燒，由此形成所述第2磁性層，所述鐵素體材料包含F(xiàn)e203、Μη203、Ni0、Zn0、Cu0，其中， CuO含量為5mol %以下，以及 Fe2O3含量為25mol % 47mol %且Mn2O3含量為Imol %以上且低于7. 5mol %，或Fe2O3含量為 35mol% 45mol% 且 Mn2O3 含量為 7. 5mol% IOmol %。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的共模扼流線圈的制造方法，其中，作為所述第I磁性層使用燒結(jié)鐵素體材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的共模扼流線圈的制造方法，還包括 使用如下的鐵素體材料，在含銅導(dǎo)體的存在下，在Cu-Cu2O平衡氧分壓以下的氧分壓下對該鐵素體材料進(jìn)行煅燒，從而形成所述第I磁性層，所述鐵素體材料包含F(xiàn)e203、Mn2O3,Ni0、Zn0、Cu0，其中， CuO含量為5mol %以下，以及 Fe2O3含量為25mol % 47mol %且Mn2O3含量為Imol %以上且低于7. 5mol %，或Fe2O3含量為 35mol% 45mol%且 Mn2O3 含量為 7. 5mol% IOmol % ； 并且，同時實施用于形成所述非磁性層的煅燒、用于形成所述第2磁性層的煅燒以及用于形成所述第I磁性層的煅燒。
全文摘要
本發(fā)明提供一種共模扼流線圈，能夠有效防止導(dǎo)體線圈間的遷移，且有效防止導(dǎo)體線圈的布線電阻上升和磁性層電阻率降低。是在第1磁性層上層疊有非磁性層和第2磁性層，非磁性層中包含2個對置的導(dǎo)體線圈的共模扼流線圈(10)，其中，非磁性層(3)由燒結(jié)玻璃陶瓷構(gòu)成，導(dǎo)體線圈(2、4)由含銅導(dǎo)體構(gòu)成，第1磁性層(1)和第2磁性層(5)的至少一方由包含F(xiàn)e2O3、Mn2O3、NiO、ZnO、CuO的燒結(jié)鐵素體材料構(gòu)成。該燒結(jié)鐵素體材料中，CuO換算含量為5mol％以下，并且，F(xiàn)e2O3換算含量為25～47mol％且Mn2O3換算含量為1～7.5mol％，或Fe2O3換算含量為35～45mol％且Mn2O3換算含量為7.5～10mol％。
文檔編號C04B35/26GK102982965SQ20121031375
公開日2013年3月20日 申請日期2012年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月2日
發(fā)明者北村未步, 工藤敬實, 山本篤史, 中村彰宏 申請人:株式會社村田制作所