DE102017200810B4 - Bauelement zur elektromagnetischen Störunterdrückung und Verfahren zum Herstellen eines Bauelements zur elektromagnetischen Störunterdrückung - Google Patents

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Abstract

Bauelement zur elektromagnetischen Störunterdrückung aus Ferritpulver mit hexagonaler Kristallstruktur, wobei das Ferritpulver die Zusammensetzung SrxFe12-yCyO19aufweist, wobei C ein Übergangsmetall aus dem Periodensystem der Elemente ist, wobei x zwischen 0,9 und 1 liegt und insbesondere 1 beträgt, wobei y zwischen 0,1 und 0,8, insbesondere zwischen 0,2 und 0,5 und vorzugsweise zwischen 0,3 und 0,4 beträgt und dass eine Korngröße des Ferritpulvers zwischen 50 µm und 100 µm liegt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Bauelement zur elektromagnetischen Störunterdrückung aus Ferritpulver mit hexagonaler Kristallstruktur. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen eines Bauelements zur elektromagnetischen Störunterdrückung.
  • Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2014 001 616 A1 ist die Verwendung von Ferritmaterialien mit einer hexagonalen Kristallstruktur in Bauelementen zur elektromagnetischen Störunterdrückung bekannt. Die Ferritmaterialien können Strontium, Barium, Kobalt und Barium enthalten. Die Verwendung solcher Ferritmaterialien mit hexagonaler Kristallstruktur wird in Form eines Laminats, in Form von Gehäusen und als Sinterkörper vorgeschlagen. Die Anwendung wird in einem Frequenzbereich zwischen 1 GHz und 100 GHz beschrieben.
  • Die DE 698 24 362 T2 offenbart einen Verbundmagneten aus Ferritteilchen mit einem magnetischen Oxidmaterial. Des Weiteren wird ein Motor mit einem Sintermagnet offenbart, der das magnetische Oxidmaterial aufweist.
  • Die DE 25 10 132 A1 offenbart harte Ferritmaterialien zur Herstellung magnetischer Aufzeichnungsmaterialien.
  • Die US 2007 / 0 273 600 A1 offenbart ein magnetisches Element, das aus einer nanogranularen Struktur besteht, in der ferromagnetische Nanopartikel angeordnet sind
  • Die US 2008 / 0 220 231 A1 offenbart magnetische Partikel mit einem magnetischen Metallpartikel, das mit einer Oxidschicht aus nichtmagnetischem Metall beschichtet ist.
  • Die DE 10 2012 203 536 A1 offenbart ein Magnetmaterial für Antennen.
  • Die DE N 105 17M AZ offenbart einen anisotropen Dauermagnet.
  • Die DE 37 02 036 A1 offenbart einen Feststoff zur Herstellung hexagonaler Ferrite.
  • Mit der Erfindung soll ein verbessertes Bauelement zur elektromagnetischen Störunterdrückung aus Ferritpulver mit hexagonaler Kristallstruktur geschaffen werden und es soll ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Bauelements bereitgestellt werden.
  • Erfindungsgemäß ist hierzu ein Bauelement zur elektromagnetischen Störunterdrückung mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Bauelements mit den Merkmalen von Anspruch 5 vorgesehen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Erfindungsgemäß ist ein Bauelement zur elektromagnetischen Störunterdrückung aus Ferritpulver mit hexagonaler Kristallstruktur vorgesehen, wobei das Ferritpulver die Zusammensetzung SrxFe12-yCyOz aufweist, wobei C ein Übergangsmetall aus dem Periodensystem der Elemente ist.
  • Eine solche Zusammensetzung des Ferritpulvers hat sich als besonders vorteilhaft in Bezug auf eine Verarbeitbarkeit des Ferritpulvers und in Bezug auf einen Frequenzbereich der Absorption des Ferritpulvers herausgestellt. Erfindungsgemäß hat z den Wert 19, so dass das Ferritpulver die Zusammensetzung SrxFe12-yCyO19 hat.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist C ein Übergangsmetall aus der 4., 5., 9. oder 10. Gruppe des Periodensystems der Elemente.
  • Erfindungsgemäß liegt x zwischen 0,9 und 1 und beträgt insbesondere 1.
  • Erfindungsgemäß beträgt y zwischen 0,1 und 0,8, insbesondere zwischen 0,2 und 0,5 und vorzugsweise zwischen 0,3 und 0,4.
  • Erfindungsgemäß liegt eine Korngröße des Ferritpulvers zwischen 50 µm und 100 µm, vorteilhafterweise zwischen 75 µm und 100 µm
  • Mit der Korngröße des Ferritpulvers lassen sich die elektromagnetischen Eigenschaften des Ferritpulvers beeinflussen. Eine Korngröße im Bereich zwischen 75 µm und 100 µm hat sich dabei als besonders vorteilhaft für die elektromagnetischen Eigenschaften herausgestellt. Zur Verbesserung der Prozesssicherheit bei der Herstellung des Bauelements kann es vorteilhaft sein, die Korngröße des Pulvers trotzdem auf einen Wert zwischen 50 µm und 75 µm zu verringern.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist das Bauelement als Halbschale, Platte, Hülse, Ring oder als Block mit Durchgangsöffnungen ausgebildet.
  • Das erfindungsgemäße Bauelement kann in eine im Wesentlichen beliebige Form gebracht werden. Speziell wird das Ferritpulver entweder als Beschichtung aufgebracht oder mit anderen Materialien vermischt, die dann ebenfalls Bestandteil des Bauelements sind. Besonders vorteilhaft ist es, das Ferritpulver zum Herstellen der erfindungsgemäßen Bauelemente zu sintern.
  • Beispielsweise können die erfindungsgemäßen Bauelemente aus dem Ferritpulver gepresst werden. Dabei kann ein Trockenpressverfahren eingesetzt werden. Die gepressten Formen werden dann durch Sintern verdichtet. Die Sinterung kann beispielsweise bei 1100°C bis 1400°C erfolgen.
  • Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Herstellung des Ferritpulvers aus einer Mischung aus Sr-Carbonat oder Sr-Oxid, Fe-Oxid und Oxiden von Übergangsmetallen.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist das Erhitzen der Mischung auf eine Temperatur zwischen 1100°C und 1400°C vorgesehen.
  • Durch eine solche Kalzinierung erfolgt im Temperaturbereich zwischen 1100°C bis 1400°C eine Festkörperreaktion, bei der sich das hexagonale Ferrit bildet.
  • Erfindungsgemäß wird die Mischung zum Einstellen der Korngröße gemahlen, wobei die Korngröße beim Mahlen auf einen Wert zwischen 50 µm und 100 µm eingestellt wird, wobei sich eine größere Korngröße, also beispielsweise im Bereich zwischen 75 µm und 100 µm, als vorteilhaft für die elektromagnetischen Eigenschaften des Ferritpulvers herausgestellt hat. Das Ferritpulver kann zur Herstellung des Bauelements trocken gepresst werden. Zur Verbesserung der Prozesssicherheit beim Sintern kann es vorteilhaft sein, die Korngröße trotzdem auf einen Wert zwischen 50 µm und 75 µm zu verringern.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:
    • 1 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Bauelements gemäß einer ersten Ausführungsform von schräg oben,
    • 2 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Bauelements gemäß einer zweiten Ausführungsform von schräg oben,
    • 3 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Bauelements gemäß einer dritten Ausführungsform von schräg oben,
    • 4 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Bauelements gemäß einer vierten Ausführungsform von schräg oben,
    • 5 eine schematische Darstellung der Struktur eines Korns des Ferritpulvers in dem erfindungsgemäßen Bauelement,
    • 6 eine schematische Darstellung eines ersten Versuchsaufbaus mit einem erfindungsgemäßen Bauelement,
    • 7 ein Diagramm zum Ergebnis einer Referenzmessung mit dem Versuchsaufbau der 6 ohne das erfindungsgemäße Bauelement,
    • 8 eine Messung mit dem Versuchsaufbau der 6 einschließlich des erfindungsgemäßen Bauelements,
    • 9 eine schematische Darstellung eines zweiten Versuchsaufbaus mit einem erfindungsgemäßen Bauelement,
    • 10 das Ergebnis einer Referenzmessung mit dem Versuchsaufbau der 9 ohne das erfindungsgemäße Bauelement und
    • 11 eine Dämpfungsmessung mit dem Versuchsaufbau der 9 einschließlich des erfindungsgemäßen Bauelements.
  • Bauelemente zur elektromagnetischen Störunterdrückung, wie sie in den 1 bis 4 gezeigt sind, werden eingesetzt, um den Einfluss von unerwünschten elektromagnetischen Einflüssen auf elektronische Geräte zu verringern. Solche Einflüsse können sowohl kabelgebunden durch Störungen in Leitern als auch per Einstrahlung elektromagnetischer Wellen in die Zuleitungen des Gerätes entstehen.
  • Die häufigsten aktuellen Störfrequenzen liegen im Bereich bis 1 GHz. Zunehmende Miniaturisierung bedingt immer kleinere Bauteile und steigende Frequenzen bei der Bereitstellung der Spannungsversorgung durch Schaltregler. Aktuell liegen deren Arbeitsfrequenzen im einstelligen MHz-Bereich. Allerdings treten hier Oberwellen auf, die sich bis 250 MHz bemerkbar machen und gedämpft werden müssen. Eine Erhöhung der Arbeitsfrequenz bewirkt auch eine deutliche Erhöhung der Oberwellen bis über 1 GHz, was eine Störunterdrückung dieser Emissionen erfordert.
  • Weiterhin bedingt eine drahtlose Kommunikation hoher Bandbreite sehr hohe Frequenzen. Die Arbeitsfrequenzen von Bluetooth, Zigbee, WiFi und mobiler Kommunikation mit 2G-, 3G- und 4G-Netzen liegen im Bereich 860 MHz bis 5 GHz. Diese Emissionen können in die elektrische Baugruppe des Senders als auch in benachbarte Baugruppen einkoppeln und Störungen verursachen.
  • Die Darstellung der 1 zeigt ein Bauelement 10 zur elektromagnetischen Störunterdrückung gemäß einer ersten Ausführungsform. Das Bauelement 10 weist ein Gehäuse 12 auf, das aus Kunststoff besteht und zwei klappbar miteinander verbundene Halbschalen aufweist. Innerhalb dieses Gehäuses 12, das in 1 im aufgeklappten Zustand dargestellt ist, sind zwei, identisch zueinander ausgebildete Rinnen 14 angeordnet. Beim Zusammenklappen des Gehäuses 12 kommen die beiden Rinnen aufeinander zu liegen und bilden dann gemeinsam eine Hülse, durch die ein zu entstörendes Kabel hindurchgeführt werden kann.
  • Die Rinnen 14 bestehen jeweils aus Ferritpulver mit hexagonaler Kristallstruktur.
  • Als Basis des hexagonalen Ferrits wird Eisenoxid und Strontiumoxid bzw. Sr-Carbonat verwendet. Als Dotierung können ein oder mehrere Elemente beigefügt werden. Diese beeinflussen durch gezielte Einstellung des Substitutionsgrades den Frequenzbereich der Absorption.
  • Der hexagonale Ferrit, der in den rinnenförmigen Bauelementen 14 enthalten ist, weist eine Stöchiometrie mit der Formel SrxFe12-yCyOz, auf. Der Anteil z beträgt 19, so dass sich die Formel SrxFe12-yCyO19 ergibt. Der Anteil x liegt dabei zwischen 0,9 und 1, wobei vorzugsweise x = 1 ist. y liegt zwischen 0,1 und 0,8. Bevorzugt ist ein Wert y zwischen 0,2 und 0,5. Die besten Messwerte wurden bei einem Wert von 0,3 < y < 0,4 erzielt, so dass dieser Wertebereich für y besonders bevorzugt wird.
  • Das Element C ist ein Übergangsmetall aus dem Periodensystem. Als Übergangsmetalle werden die chemischen Elemente mit den Ordnungszahlen von 21 bis 30, 39 bis 48, 57 bis 80 und 89 bis 112 bezeichnet. Dies sind somit die Elemente Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu und Zn in der 4. Periode des Periodensystems der Elemente. In der 5. Periode sind dies die Elemente Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd und La.
  • In der 6. Periode sind dies die Elemente Lu, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg und Ac. In der 7. Periode sind dies die Elemente Lr, Rf, Db, Sg, Bh, Hs, Mt, Ds, Rg und Cn. In den vorstehenden Aufzählungen sind die Elemente mit den Ordnungszahlen 58 bis 71 sowie die Elemente mit den Ordnungszahlen 90 bis 102 nicht aufgeführt, diese können aber ohne Weiteres dem Periodensystem der Elemente entnommen werden.
  • Besonders bevorzugt ist die Auswahl des Elementes C aus der 4. oder 5. Periode des Periodensystems.
  • Bevorzugt wird das Element C aus der 4., 9. oder 10. Gruppe des Periodensystems der Elemente ausgewählt. Besonders bevorzugt ist hier die 4. Gruppe.
  • In Kombination mit der Auswahl des Elements C aus der 4. oder 5. Periode ist das Element C somit entweder Ti oder Zr.
  • Die rinnenförmigen Bauelemente 14 werden aus einem Ferritpulver hergestellt, indem das Ferritpulver trocken gepresst wird und dann gesintert wird. Dabei kann ein Vorpressen des Ferritpulvers und ein nachfolgendes Sintern bei einer Temperatur zwischen 1100°C und 1400°C erfolgen. Beim Anlegen eines externen Magnetfelds an das Ferritpulver erfolgt im Gegensatz zu Hartmagneten mit vergleichbarer Kristallstruktur keine Orientierung der einzelnen Körner. Dadurch werden beim Verpressen des Ferritpulvers isotrope elektromagnetische Eigenschaften der Bauteile erreicht und die Herstellung kann im Trockenpressverfahren erfolgen. Da die Weiß'schen Bezirke statistisch verteilt sind, ergibt sich keine Vorzugsrichtung der Dämpfungseigenschaften am fertiggestellten Bauelement.
  • Die Herstellung des Ferritpulvers erfolgt über eine Mischoxidroute. Dabei wird Pulver von Sr-Carbonat oder Sr-Oxid mit Fe-Oxid und den Oxiden der Dotierstoffe gemischt. Wie ausgeführt, ist besonders bevorzugt, dass als Dotierstoffe Ti oder Zr verwendet wird. Ti-Oxid und/oder Zr-Oxid würde infolgedessen in die Mischung eingebracht. Die entstandene Mischung wird daraufhin kalziniert oder gebrannt, wobei bei Temperaturen von 1100°C bis 1400°C eine Festkörperreaktion erfolgt, bei der sich die hexagonale Kristallstruktur des Ferrits ausbildet.
  • Anschließend kann die Korngröße des entstandenen hexagonalen Ferrits durch Mahlen eingestellt werden. Vorteilhafterweise wird eine Korngröße zwischen 50 µm und 100 µm eingestellt. Zum Mahlen können beispielsweise Kugelmühlen verwendet werden. Eine Korngröße zwischen 75 µm und 100 µm hat sich in Bezug auf die Eigenschaften zur elektromagnetischen Störunterdrückung als vorteilhaft herausgestellt. Durch die Korngrenzen wird das Kristallgitter des Ferrits verzerrt und dessen Kristallfeld gestört, was sich negativ auf die Absorption elektromagnetischer Strahlung auswirkt. Eine große Korngröße zwischen 75 µm und 100 µm wirkt dem entgegen und ermöglicht eine optimale Wirksamkeit des Materials zur Dämpfung elektromagnetischer Strahlung.
  • Wie bereits ausgeführt wurde, wird das entstandene Ferritpulver anschließend gesintert, um die rinnenförmigen Bauelemente 14 herzustellen. Dabei wird das Ferritpulver verdichtet und eine endgültige Korngröße stellt sich ein.
  • Die Darstellung der 2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bauelements 20. Das Bauelement 20 weist die Form eines Blocks aus gesintertem Ferritpulver auf, wobei der Block Durchgangsbohrungen zum Hindurchschieben von Leitungen 22 aufweist.
  • Die Darstellung der 3 zeigt ein weiteres Bauelement 30 gemäß der Erfindung, das eine Hülsenform aufweist. Das Bauelement 30 weist eine zentrale Durchgangsbohrung 32 auf, durch die eine Leitung hindurchgeführt werden kann.
  • Die Darstellung der 4 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Bauelement 40, das eine Plattenform aufweist. Das Bauelement 40 kann zur flächigen Entstörung an integrierten Schaltungen, Gehäusen oder Flachbandkabeln verwendet werden. Beispielsweise ist es auch möglich, eine integrierte Schaltung zwischen zwei Bauelemente 40 zu setzen, um dadurch eine besonders wirksame elektromagnetische Störunterdrückung zu bewirken.
  • Die Darstellung der 5 zeigt schematisch die Kornstruktur des Ferritpulvers, das zur Herstellung der erfindungsgemäßen Bauelemente verwendet wird. Durch die hexagonale Kristallstruktur und deren bevorzugte Wachstumsrichtungen weisen die Körner des Ferritpulvers die Form hexagonaler Plättchen auf. Die Kantenlänge dieser Kristalliten in den Richtungen a und b ist dabei größer als in der Richtung c. Eine Orientierung dieser hexagonalen Plättchen im Ferritpulver durch Anlegen eines externen Magnetfelds erfolgt nicht, ganz im Gegensatz zur Hartmagneten mit vergleichbarer Kristallstruktur. Dadurch weist das Ferritpulver und damit auch die daraus hergestellten Bauteile isotrope elektromagnetische Eigenschaften auf. Bei der Herstellung der Bauelemente kann das Ferritpulver dadurch in einem Trockenpressverfahren verarbeitet werden. Aufgrund der statistischen Verteilung der Weiß'schen Bezirke in den einzelnen Körnern ergibt sich keine Vorzugsrichtung der Dämpfungseigenschaften.
  • Die Darstellung der 6 zeigt schematisch einen beispielshaften Versuchsaufbau, der zur Bestimmung der Dämpfungseigenschaften eines erfindungsgemäßen Bauelements 50, das die Form eines flachen Rings hat, eingesetzt wurde. Ein Hochfrequenzkabel 52 ist einerseits mit einem Signalgenerator 54 und andererseits mit einer Antenne 56 verbunden. Zur Bestimmung der Leitungsdämpfung durch das ringförmige Bauelement 50 wurde eine Messung der elektromagnetischen Strahlung des Versuchsaufbaus der 6 in einer EMV-Kammer in 1,5 m Abstand von der Antenne 56 durchgeführt.
  • Durch das geschirmte HF Kabel wird mittels des Signalgenerators 54 eine Störung eingekoppelt. Durch die nicht abgeschlossene Antenne 56 wird diese Störung in eine nicht dargestellte EMV-Kammer imitiert. Eine Referenzmessung wird ohne das ringförmige Bauelement 50 durchgeführt. Diese Referenzmessung ergibt dann die maximale Störabstrahlung.
  • Wird das Bauelement 50 wie in 6 dargestellt über die Antenne 56 geschoben und senkrecht zur Hochfrequenzleitung 52 und der Antenne 56 am Übergang zwischen der Hochfrequenzleitung 52 und der Antenne 56 angeordnet, dann wird ein Teil der durch den Signalgenerator 54 eingekoppelten Störung gedämpft und es ergibt sich eine geringere Störabstrahlung. Eine Differenz der Messung mit und ohne das Bauteil 50 ergibt also ein Maß für die Dämpfung der eingekoppelten Störung durch das Bauelement 50.
  • Die Darstellung der 7 zeigt das Ergebnis der Referenzmessung ohne das Bauelement 50, also den Ferritring. Die Darstellung der 8 zeigt hingegen das Ergebnis der Messung mit dem Bauelement 50. Als Differenz der Messergebnisse aus 7 und 8 ergibt sich beispielsweise bei 5 GHz eine Dämpfung von 12,4 dB. Nicht dargestellt ist in den Diagrammen der 7 und 8 ein Messwert bei 4 GHz. Dort wird mit dem Versuchsaufbau der 6 eine Dämpfung von bis zu 9,3dB erreicht.
  • Die Darstellung der 9 zeigt schematisch einen weiteren Versuchsaufbau zur Bestimmung der Dämpfung des Bauelements 50, also des Ferritrings. Der Signalgenerator 54 ist wieder mit der Hochfrequenzleitung 52 verbunden, wobei die Hochfrequenzleitung 52 ohne Abschluss an der Durchgangsöffnung des Bauelements 50 endet. In dem das Hochfrequenzkabel 52 ohne jeden Abschluss verwendet wird, wird eine vollständige Fehlanpassung gebildet. Eine Referenzmessung erfolgt wieder ohne das Bauelement 50, eine weitere Messung mit dem Bauelement 50 in der Position, wie sie in 9 dargestellt ist. Die Differenz dieser beiden Messungen mit und ohne das Bauelement 50, also des Ferritrings, gibt dann ein Maß für die Dämpfung der durch den Signalgenerator 54 eingekoppelten Störung durch das Bauelement 50 wieder. Die Messung erfolgt wieder in einer EMV-Kammer in einem Abstand von 1,5 m zwischen dem Ende der Hochfrequenzleitung 52.
  • 10 gibt das Ergebnis einer Referenzmessung ohne das Bauelement 50 wieder und 11 zeigt das Ergebnis mit dem Versuchsaufbau der 9 einschließlich des Bauelements 50.
  • Wie sich aus der Differenz der beiden Messungen ergibt, konnte bei einer Frequenz von 5 GHz eine Dämpfung von bis 14,9 dB erzielt werden.

Claims (8)

  1. Bauelement zur elektromagnetischen Störunterdrückung aus Ferritpulver mit hexagonaler Kristallstruktur, wobei das Ferritpulver die Zusammensetzung SrxFe12-yCyO19 aufweist, wobei C ein Übergangsmetall aus dem Periodensystem der Elemente ist, wobei x zwischen 0,9 und 1 liegt und insbesondere 1 beträgt, wobei y zwischen 0,1 und 0,8, insbesondere zwischen 0,2 und 0,5 und vorzugsweise zwischen 0,3 und 0,4 beträgt und dass eine Korngröße des Ferritpulvers zwischen 50 µm und 100 µm liegt.
  2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Korngröße zwischen 75 µm und 100 µm liegt.
  3. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass C ein Übergangsmetall aus der vierten, fünften, neunten oder zehnten Gruppe des Periodensystems der Elemente ist.
  4. Bauelement nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement als Halbschale, Platte, Hülse, Ring oder als Block mit Durchgangsöffnungen ausgebildet ist.
  5. Verfahren zum Herstellen eines Bauelements zur elektromagnetischen Störunterdrückung nach einem der vorstehenden Ansprüche, durch Herstellen des Ferritpulvers aus einer Mischung aus Sr-Carbonat oder Sr-Oxid, Fe-Oxid und Oxiden von Übergangsmetallen, durch Mahlen der kalzinierten Mischung zum Einstellen der Korngröße und durch Einstellen der Korngröße auf einen Wert zwischen 50 µm und 100 µm.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Einstellen der Korngröße auf einem Wert zwischen 75 µm und 100 µm.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch Erhitzen der Mischung auf eine Temperatur zwischen 1100°C und 1400°C.
  8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 5 bis 7, gekennzeichnet durch Trockenpressen des Ferritpulvers zum Herstellen eines Bauelements.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022079820A1 (ja) * 2020-10-14 2022-04-21 株式会社デラモーダ ノイズフィルタ、フェライトコアの製造方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2510132A1 (de) * 1974-03-07 1976-06-10 Kanegafuchi Chemical Ind Harte ferritmaterialien
DE3702036A1 (de) * 1987-01-24 1988-08-04 Basf Ag Feststoff zur herstellung hexagonaler ferrite
DE69824362T2 (de) * 1997-02-25 2005-06-16 Tdk Corp. Magnetisches Oxidmaterial, Ferritteilchen, gesinterter Magnet, Verbundmagnet, magnetischer Aufzeichnungsträger und Motor
US20070273600A1 (en) * 2006-05-26 2007-11-29 Kabushiki Kaisha Toshiba Antenna apparatus
US20080220231A1 (en) * 2007-03-09 2008-09-11 Kabushiki Kaisha Toshiba Core-shell type magnetic particle and high-frequency magnetic material
DE102012203536A1 (de) * 2011-03-09 2012-09-13 Tdk Corp. Magnetmaterial für Antennen, Antenne und drahtlose Kommunikationsvorrichtung

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0940823B1 (de) * 1997-09-19 2008-03-05 TDK Corporation Sintermagnet
CN101055796B (zh) * 2006-04-16 2010-12-29 张连墩 M型锶铁氧体磁性材料的制备方法
US8822913B2 (en) * 2011-12-06 2014-09-02 Fei Company Inductively-coupled plasma ion source for use with a focused ion beam column with selectable ions
JP5650270B2 (ja) * 2013-03-29 2015-01-07 株式会社リケン マグネトプランバイト型六方晶フェライト及びノイズ抑制シート
DE102014001616A1 (de) 2014-02-10 2015-08-13 Img Electronic & Power Systems Gmbh EMV Hexagonale Ferrite im Frequenzbereich von 1000 MHz - 100 GHz
JP6379577B2 (ja) * 2014-03-27 2018-08-29 Tdk株式会社 六方晶フェライト焼結体、及びこれを用いた高周波磁性部品

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2510132A1 (de) * 1974-03-07 1976-06-10 Kanegafuchi Chemical Ind Harte ferritmaterialien
DE3702036A1 (de) * 1987-01-24 1988-08-04 Basf Ag Feststoff zur herstellung hexagonaler ferrite
DE69824362T2 (de) * 1997-02-25 2005-06-16 Tdk Corp. Magnetisches Oxidmaterial, Ferritteilchen, gesinterter Magnet, Verbundmagnet, magnetischer Aufzeichnungsträger und Motor
US20070273600A1 (en) * 2006-05-26 2007-11-29 Kabushiki Kaisha Toshiba Antenna apparatus
US20080220231A1 (en) * 2007-03-09 2008-09-11 Kabushiki Kaisha Toshiba Core-shell type magnetic particle and high-frequency magnetic material
DE102012203536A1 (de) * 2011-03-09 2012-09-13 Tdk Corp. Magnetmaterial für Antennen, Antenne und drahtlose Kommunikationsvorrichtung

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