Magnetic Properties of Chip Inductors Prepared with V2O5-doped Ferrite Pastes

The purpose of this study Is to investigate the effect of $V_2$O$_{5}$ addition on the microstructures and magnetic properties of 7.7${\times}$4.5${\times}$1.0 mm sized multi-layer chip inductors prepared by the screen printing method using 0∼0.5 wt％ $V_2O_{5}$-doped NiCuZn ferrite pastes. With increasing the $V_2O_{5}$ content, the exaggerated grain growth of ferrite layers was developed due to the promotion of Ag diffusion and Cu segregation into the grain boundaries oi ferrites, which affected significantly the magnetic properties of the chip inductors. After sintering at $900^{\circ}C$, the inductance at 10 MHZ of the 0.5 wt％ $V_2O_{5}$-doped chip inductor was 3.7 ${\mu}$H less than 4.2 ${\mu}$H of the 0.3 wt% $V_2O_{5}$-doped one, which was thought to be caused by the residual stress at the ferrite layers increased with the promotion of Ag diffusion and Cu segregation. The quality factor of the 0.5 wt% $V_2O_{5}$-doped chip inductor decreased with increasing the sintering temperature, which was considered to be caused by the electrical resistivity of the ferrite layer decreased with the promotion of Ag/cu segregation at the grain boundaries and the growth of the mean grain size of ferrite due to exaggerated grain growth of ferrite layers.

V2O5 도핑한 페라이트 페이스트로 제조된 칩인덕터의 자기적 특성

NiCuZn 페라이트에 $V_2O_{5}$를 0~0.5 wt% 첨가하여 페라이트 페이스트를 준비한 후,스크린 인쇄법으로 내부전극이 4.5회 회전된 임의의 크기(7.7$\times$4.5$\times$l.4 mm)의 칩인덕터를 제조하여, $V_2O_{5}$ 첨가량에 따른 미세구조 및 자기적 특성 변화를 분석하였다. $V_2O_{5}$첨가량이 증가할수록 액상소결이 발달하여 페라이트 입계에 내부전극 Ag의 확산과 Cu 석출 현상이 촉진되고, 이로 인하여 과대입자성장이 발달되었다. 이러한 현상은 칩인덕터의 자기적 특성에 큰 영향을 미쳐,900 $^{\circ}C$에서 소결된 $V_2O_{5}$ wt% 첨가시편의 주파수 10 MHz에서의 인덕턴스 값이 3.7$\mu$H로 0.3 wt% 첨가 시편의 4.2 $\mu$H보다 작게 나타났는데, 이는 Ag와 Cu의 석출량이 많아짐에 따라 잔류응력 발생이 심화되기 때문으로 생각된다 또한 $V_2O_{5}$ 0.5 wt% 첨가한 시편의 경우 소결온도가 증가함에 따라 품질계수 값이 감소하였는데, 이 결과도 페라이트 입계에서의 Ag나 Cu의 금속성분의 석출량 증가 및 과대입자성장에 의한 입자크기 증대로 인하여 전체 전기비저항이 감소되기 때문인 것으로 생각된다. 결론적으로 자기적 특성을 고려할 때 0.3 wt%가 적정 첨가량으로 나타났다.