DE60102884T2

DE60102884T2 - Magnetisches ferritisches Material und Induktor

Info

Publication number: DE60102884T2
Application number: DE60102884T
Authority: DE
Inventors: Ryo Yokoyama
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2000-10-31
Filing date: 2001-10-30
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2021-10-31
Also published as: KR20020034903A; CN1351358A; JP3726017B2; EP1201621B1; CN1162875C; JP2002141216A; DE60102884D1; US6583699B2; EP1201621A1; US20020158737A1; TW543044B; KR100550685B1

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein magnetisches Material, das als Material für den Kern eines induktiven Elementes verwendet wird, sowie einen Induktor mit einem Kern aus selbigem magnetischen Material. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Ferrit, das auf geeignete Weise als Material für den Kern eines Chipinduktors vom harzgegossenen Typ und einen Induktor mit selbigem Kern verwendet werden kann.
Beschreibung des Standes der Technik
Im Allgemeinen weist die Temperaturkenngröße der Permeabilität des in dem induktiven Element zu verwendenden Ferrits üblicherweise einen positiven Temperaturkoeffizient auf. Dies rührt daher, dass aufgrund der Tatsache, dass die Kapazität eines Kondensators, der zusammen mit dem induktiven Element zum Bau einer Schaltung verwendet wird, üblicherweise eine negative Temperaturkenngröße aufweist, Maßnahmen derart ergriffen werden, dass sich die Kenngrößen der kombinierten Elemente bei einer Änderung der Temperatur so wenig wie möglich ändern.
Wird nicht mehr eine einfache Kombination des induktiven Elementes und des Kondensators betrachtet, sondern der Temperaturkoeffizient in der Gesamtschaltung, so besteht, da die Temperaturkoeffizienten der die Schaltung neben dem Kondensator bildenden Bauteile positiv sind, Bedarf an einem Induktor mit negativem Temperaturkoeffizient der Permeabilität, um den Temperaturkoeffizient in der Gesamtschaltung zu senken, weshalb wiederum Bedarf an einem Ferrit besteht, dessen Temperaturkoeffizient der Permeabilität der Bedingung der Negativität genügt.
Demgegenüber haben sich in jüngster Zeit auf dem Gebiet der Chipinduktoren, festen Spulen und anderen Bauelemente vom harzgegossenen Typ, die schnell Verbreitung in Fernsehgeräten, Videobandrekordern oder Einrichtungen der Mobilkommunikation gefunden haben und dort Anforderungen hinsichtlich geringer Größe, geringen Gewichtes und hoher Arbeitsgenauigkeit genügen, die Anforderungen an diese Bauelemente hinsichtlich enger Toleranzen und hoher Verlässlichkeit erhöht. Bei Elementen vom harzgegossenen Typ ist es, da der Induktivitätswert durch die beim Gießen eines Harzes auftretende kompressionsbedingte Beanspruchung schwankt, schwierig, Bauteile hoher Qualität mit einer geringen Toleranz der Induktivität herzustellen. Es besteht daher Bedarf an einem Ferrit, das bei äußerer mechanischer Beanspruchung vergleichsweise unempfindlich ist, das heißt, dessen Kenngröße bei mechanischer Beanspruchung gut ist.
Um diesen Anforderungen zu genügen, besteht daher Bedarf an einem magnetischen Material mit negativem Temperaturkoeffizient der Permeabilität und einer guten Kenngröße bei mechanischer Beanspruchung.
Mit Blick auf ein Ferrit mit negativem Temperaturkoeffizient der Permeabilität zeigen die Druckschriften JP-A-59-121803, JP-A-59-121804, JP-A-59-121806, JP-A-59-121155 und JP-A-59-121156 jeweils ein Ferrit, dessen Temperaturkoeffizient der Ausgangspermeabilität in einem Bereich zwischen 0 und 80°C ähnlich negativ ist. Des Weiteren zeigen Ausführungsbeispiele in diesen Druckschriften, dass die Dichten gesinterter Presskörper zunehmen und auf eine verbesserte Stärke der Bauelemente hinwirken. Das Problem hinsichtlich der Schwankungen der Induktivität bei mechanischer Beanspruchung ist gleichwohl nicht gelöst.
Demgegenüber betrifft die Druckschrift JP-A-1-179402 den Kern eines Induktors, in dem ein Ferritmaterial aus Oxid mit Nickel als notwendigem Bestandteil mit wenigstens einer Stoffart von 1,5 bis 5 Gew.-% von Bi₂O₃ oder V₂O₅ enthalten ist, wobei die Änderung der Induktivität klein ist, auch wenn die äußere mechanische Beanspruchung fluktuiert. Dennoch genügt das Ferritmaterial dieser Zusammensetzung nicht der Anforderung eines negativen Temperaturkoeffizient der Permeabilität.
Die Druckschrift JP-A-3-93667 beschreibt ein magnetisches Hochfrequenzmaterial, das eine spinellartige Zusammensetzung aus Fe₂O₃ mit 25 bis 40 mol-% und ZnO mit 0 bis 20 mol-% aufweist, wobei den Rest NiO und CuO ausmachen, und das molare Verhält nis von NiO größer als das molare Verhältnis von CuO ist, mit einem Bestandteile in kleiner Menge darstellenden Anteil von Bi₂O₃ mit 0,1 bis 12 Gew.-% und SiO₂ mit 0,05 bis 4,0 Gew.-% und geringen Verlusten auch oberhalb von 1 MHz. Darüber hinaus ist bei einem weiteren Beispiel Co₃O₄ mit 0,01 bis 1,5 Gew.-%, Kobaitoxid oder Kobaltkarbid dem erwähnten magnetischen Hochfrequenzmaterial in hierzu gleichwertigen Mengen zugesetzt. Als ein Beispiel hierfür werden Veränderungen der Induktivität bei Druckeinwirkung gemessen, wodurch gezeigt wird, dass die Änderung der Induktivität gegenüber Druck vergleichsweise unempfindlich ist. Demgegenüber sind die relativen Temperaturkoeffizienten der Ausgangspermeabilität beide positiv, weshalb es nicht möglich ist, den Anforderungen hinsichtlich eines negativen Temperaturkoeffizient der Permeabilität zu genügen.
Die Druckschrift JP-A-3-91209 beschreibt eine Ferritzusammensetzung, die eine spinellartige Zusammensetzung aus Fe₂O₃ mit 25 bis 40 mol-% und ZnO mit 0 bis 20 mol-% darstellt, wobei den Rest NiO und CuO ausmachen, und das molare Verhältnis von NiO größer als das molare Verhältnis von CuO ist, mit einem Bestandteile in kleiner Menge darstellenden Anteil von Bi₂O₃ mit 0,1 bis 5 Gew.-% und SiO₂ mit 0,05 bis 4,0 Gew.-%. Das Beispiel zeigt jedoch nur eine Zusammensetzung, bei der eine Grundzusammensetzung aus Fe₂O₃ mit 38,2 mol-%, NiO mit 50,3 mol-%, ZnO mit 8,4 mol-% und CuO mit 3,1 mol-% mit Bi₂O₃ mit 3 Gew.-% und SiO₂ mit 0,8 Gew.-% versetzt ist. Bei diesem Beispiel wird die Änderung der Induktivität unter Druckeinwirkung gemessen, woraus die Änderungsrate berechnet wird. Die berechnete Änderungsrate entspricht jedoch nicht der bei einem bestimmten Druck bewirkten Änderungsrate, sondern einem Wert, der vor und nach dem Gießen des Harzes aus der Induktivität berechnet ist. Daher ist nicht erkennbar, ob eine Induktivität bei einem Druck von beispielsweise 50 kPa innerhalb von ±5% liegt oder nicht. Darüber hinaus wird für den Temperaturkoeffizient der Induktivität ein positiver Wert angegeben, und es ist nicht möglich, der Anforderung eines negativen Temperaturkoeffizient der Permeabilität zu genügen.
Schließlich offenbart die Druckschrift JP-A-11-87126, dass Hauptbestandteile, darunter zumindest Eisenoxid und Nickeloxid, als Zusätze eine Stoffart oder zwei Stoffarten oder mehr von Wismutoxid, Vanadiumoxid, Phosphoroxid und Boroxid enthalten, und mit einem ersten Unterbestandteil und einem zweiten Unterbestandteil versetzt sind. Die Verhältnisse der Zusätze wie Wismutoxid zu den Hauptbestandteilen betragen 0,5 bis 15 Gew.-%. Der erste Unterbestandteil ist Siliziumoxid, wobei dessen Verhältnis zum Hauptbestandteil 0,1 bis 10 Gew.-% beträgt. Der zweite Unterbestandteil ist eine Stoffart oder zwei Stoffarten oder mehr von Magnesiumoxid, Kalziumoxid, Bariumoxid und Strontiumoxid, wobei deren Verhältnisse zu den Hauptbestandteilen bei 0,1 bis 10,0 Gew.-% liegen. Bei diesem Ferrit ist das Änderungsverhältnis der Induktivität bei Einwirken eines Druckes von 50 kPa innerhalb von ±5%, und der relative Temperaturkoeffizient der Ausgangspermeabilität in dem Temperaturbereich von –20 bis 60°C beträgt ±20 ppm/°C. Bei sämtlichen Ausführungsbeispielen sind die relativen Koeffizienten der Ausgangspermeabilität jedoch sämtlich positiv, und es ist nicht möglich, der Anforderung eines negativen Temperaturkoeffizient der Permeabilität zu genügen.
Zusammenfassung der Erfindung
Wie vorstehend ausgeführt wurde, ist bislang kein magnetisches Material mit negativem Temperaturkoeffizient der Ausgangspermeabilität und hervorragender Kenngröße bei mechanischer Beanspruchung bekannt. Entsprechend besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein magnetisches Material bereitzustellen, bei dem der relative Temperaturkoeffizient der Ausgangspermeabilität negativ ist, und dessen Kenngröße bei mechanischer Beanspruchung hervorragend ist. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Induktor vom harzgegossenen Typ bereitzustellen, der durch Einsatz dieses magnetischen Materials einen negativen Temperaturkoeffizient der Induktivität sowie eine kleine Toleranz der Induktivität aufweist.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung zeichnet sich das magnetische Material dadurch aus, dass die Hauptbestandteile mit 100 Gew.-%, darunter Fe₂O₃ mit 46,0 bis 51,0 mol-%, CuO mit 0,5 bis 15,0 mol-% sowie ein Rest von NiO mit Zusätzen von Wismutoxid mit 4,0 bis 10,0 Gewichtsanteilen bezüglich Bi₂O₃, Magnesiumoxid mit 1,0 bis 5,0 Gewichtsanteilen bezüglich MgO, Siliziumoxid mit 2,0 bis 8,0 Gewichtsanteilen bezüglich SiO₂ und Kobaltoxid mit 0,2 bis 0,5 Gewichtsanteilen bezüglich CoO versetzt sind.
Bei dem magnetischen Material gemäß dem ersten Aspekt ist der relative Temperaturkoeffizient der Ausgangspermeabilität negativ, und eine hervorragende Kenngröße bei mechanischer Beanspruchung ist gegeben. Entsprechend wird es möglich, einen Induk tor vom harzgegossenen Typ zu verwirklichen, der durch Einsatz dieses magnetischen Materials einen negativen Temperaturkoeffizient hinsichtlich der Induktivität sowie eine kleine Toleranz der Induktivität aufweist.
Hierbei sind die Gründe für die Spezifizierung der vorstehend erläuterten Zusammensetzung wie folgt. Mit Blick auf die Hauptbestandteile sinkt, wenn Fe₂O₃ mit weniger als 46,0 mol-% vorhanden ist, die Dichte des gesinterten Presskörpers. Die Dichte des gesinterten Presskörpers und der spezifische Widerstand als Kern beginnen durch Fällung des Fe₂O₃ bei Erhitzen an der Atmosphäre aus einem Bereich heraus zu sinken, in dem das Fe₂O₃ eine bestimmte stöchiometrische Zusammensetzung übersteigt. Die Fällung ist in einem Bereich deutlich zu sehen, in dem das Fe₂O₃ 51,0 mol-% übersteigt.
Ist das CuO mit weniger als 0,5 mol-% vorhanden, so verschlechtert sich die Sinterbarkeit des Ferrits, und die Dichte des gesinterten Presskörpers sinkt. Demgegenüber sinkt bei einem Anteil von mehr als 15,0 mol-% der spezifische Widerstand des Kerns.
Bei der Erfindung ist NiO als Rest der Hauptbestandteile vorhanden, was bedeutet, dass verschiedene Kenngrößen durch andere Bestandteile festgelegt werden, um den Rest zu erzeugen. Ist NiO nicht vorhanden, so sinkt der spezifische Widerstand.
Demgegenüber wird durch die Zusätze, da Wismutoxid benetzt und sich zu den Korngrenzen hin verteilt, besonders die Kenngröße bei mechanischer Beanspruchung verbessert. Ist viel Wismutoxid vorhanden, so wird der Effekt der Verbesserung der Temperaturkenngröße ebenfalls gefördert. Beträgt die Menge an Wismutoxid weniger als 4,0 Gewichtsanteile, so wird die Kenngröße bei mechanischer Beanspruchung kaum verbessert, und die Temperaturkenngröße mit negativem Temperaturkoeffizient der Ausgangspermeabilität verschlechtert sich ebenso. Beträgt die Menge an Wismutoxid mehr als 10,0 Gewichtsanteile, so dispergiert die Kenngröße, es erfolgt ein Ausfließen aus der Substanz während des Sinterns, ein Anhaften an anderen Kernen und eine Verunreinigung der Sintervorrichtungen, so beispielsweise der Ofenstütze.
Darüber hinaus kann durch das Vorhandensein eines Zusatzes von Magnesiumoxid die Temperaturkenngröße verbessert werden, sodass eine Temperaturkenngröße mit negativem Temperaturkoeffizient der Ausgangspermeabilität gegeben ist. Liegt die Menge an Magnesiumoxid unter 1,0 Gewichtsanteilen, so tritt der Effekt der Verbesserung bei der Temperaturkenngröße nicht mehr auf. Im Gegensatz hierzu verschlechtert sich, wenn die Menge an Magnesiumoxid 5,0 Gewichtsanteile überschreitet, die Kenngröße bei mechanischer Beanspruchung.
Ferner werden durch das Vorhandensein von Siliziumoxid neben dem Magnesiumoxid die Temperaturkenngröße und die Kenngröße bei mechanischer Beanspruchung weiter verbessert, und der Effekt der Verbesserung tritt deutlicher hervor als in dem Fall, in dem nur Magnesiumoxid zugegeben ist. Ist die Menge an Siliziumoxid geringer als 2,0 Gewichtsanteile, so tritt der Effekt einer Verbesserung der Temperaturkenngröße praktisch nicht auf. Beträgt die Menge an Siliziumoxid mehr als 8,0 Gewichtsanteile, so verschlechtert sich die Kenngröße bei mechanischer Beanspruchung.
Zudem kann durch das Vorhandensein eines Zusatzes an Kobaltoxid die vorstehend erläuterte Temperaturkenngröße verbessert werden, wobei auch der Q-Wert zunimmt. Beträgt die Menge an Kobaltoxid weniger als 0,2 Gewichtsanteile, so tritt der Effekt der Verbesserung bei der Temperaturkenngröße kaum auf, und der Q-Wert steigt ebenso wenig. Demgegenüber steigt, wenn die Menge an Kobaltoxid 0,5 Gewichtsanteile übersteigt, der Q-Wert, und die Temperaturkenngröße sinkt.
Das magnetische Material gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass im Vergleich zum ersten Aspekt die Zusätze an Magnesiumoxid und Siliziumoxid mit 3,0 bis 10,0 Gewichtsanteilen bezüglich Talk [Mg₃Si₄O₁₀(OH)₂] den Hauptbestandteilen mit 100 Anteilen beigemengt werden.
Bei dem magnetischen Material gemäß dem zweiten Aspekt werden gleichzeitig Magnesiumoxid und Siliziumoxid als Talk zugegeben. Durch das Zugeben von Talk kann eine Temperaturkenngröße mit negativem Temperaturkoeffizient der Ausgangspermeabilität in kleiner Menge erreicht werden, und die Kenngröße bei mechanischer Beanspruchung wird verbessert. Ist die Menge an Talk weniger als 3,0 Gewichtsanteile, so tritt der Effekt einer Verbesserung der Temperaturkenngröße kaum auf. Demgegenüber erfolgt bei einer Menge von mehr als 10,0 Gewichtsanteilen eine Verschlechterung der Kenngröße bei mechanischer Beanspruchung.
Das magnetische Material gemäß einem dritten Aspekt zeichnet sich dadurch aus, dass im Vergleich zum ersten und zweiten Aspekt der relative Temperaturkoeffizient der Ausgangspermeabilität in einem Temperaturbereich zwischen –20 und +20°C und in einem Temperaturbereich zwischen 20 und 60°C negativ ist.
Bezüglich des magnetischen Materials der vorliegenden Erfindung ist in dem Bereich von –20 bis +60°C das magnetische Material derart zusammengesetzt, dass der Temperaturkoeffizient der Ausgangspermeabilität in den jeweiligen Bereichen von 20°C oder höher und 20°C oder niedriger negativ wird. Daher wird der Temperaturkoeffizient der Ausgangspermeabilität in einem Teil der obigen Bereiche nicht positiv, und temperaturbedingte Veränderungen treten in Schaltungen nicht auf, in denen zusätzlich andere elektronische Bauteile mit positivem Temperaturkoeffizient vorhanden sind.
Das magnetische Material gemäß einem vierten Aspekt zeichnet sich dadurch aus, dass im Vergleich zu irgendeinem der Aspekte 1 bis 3 die Veränderung der Induktivität durch Einwirken eines Drucks von 50 kPa innerhalb von ±5% liegt.
Das magnetische Material gemäß dem vierten Aspekt kann eine in der Praxis ausreichende Kenngröße bei mechanischer Beanspruchung derart aufweisen, dass die Veränderungsrate der Induktivität bei Einwirken eines Druckes von 50 kPa innerhalb von ±5% liegt.
Ein Induktor gemäß einem fünften Aspekt zeichnet sich dadurch aus, dass er einen Kern mit dem magnetischen Material gemäß irgendeinem der Aspekte 1 bis 4 aufweist, und dass der Kern harzgegossen ist.
Bei einer Verwendung des Kerns mit dem magnetischen Material der Erfindung bei dem harzgegossenen Induktor ist es möglich, einen Induktor vom harzgegossenen Typ zu verwirklichen, der einen negativen Temperaturkoeffizient bezüglich der Induktivität sowie eine hohe Kenngröße bei mechanischer Beanspruchung sowie eine kleine Toleranz der Induktivität aufweist.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 ist eine teilweise transparente perspektivische Ansicht mit einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Induktors.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Das magnetische Material entsprechend der vorliegenden Erfindung enthält die vorstehend erläuterten Hauptbestandteile und Zusätze und wird wie folgt hergestellt. Mit Blick auf die Hauptbestandteile werden Eisenoxid α-Fe₂O₃, Nickeloxid NiO und Kupferoxid CuO verwendet. Bei den als Zusätze aufgeführten Substanzen Wismutoxid, Magnesiumoxid, Siliziumoxid und Kobaltoxid ist es möglich, verschiedene Arten von Substanzgemischen zu wählen, die sich durch Erhitzen in diese Oxide umwandeln, wobei vorzugsweise Oxide, insbesondere die jeweiligen Arten der vorstehend aufgeführten Oxide, bevorzugt verwendet werden. Die Ausgangsmaterialien werden derart vermischt, dass bei der fertigen Zusammensetzung das vorstehend erläuterte Zusammensetzungsverhältnis vorliegt.
Sodann wird das Gemisch kalziniert. Das Kalzinieren kann üblicherweise an der Atmosphäre durchgeführt werden, wobei die Kalzinierungstemperatur 800 bis 1100°C und die Kalzinierungszeit vorzugsweise ein bis drei Stunden beträgt.
Anschließend wird das hergestellte kalzinierte Material mittels einer Kugelmühle pulverisiert, bis eine vorgegebene Größe erreicht ist. Nach dem Pulverisieren des kalzinierten Materials wird ein geeignetes Bindemittel, beispielsweise Polyvinylalkohol, in geeigneter Weise zugesetzt, um vorgegebene Formen zu bilden.
Als Nächstes wird das geformte Material erhitzt. Die Erhitzung kann üblicherweise an der Atmosphäre durchgeführt werden, wobei die Erhitzungstemperatur vorzugsweise 900 bis 1200°C und die Erhitzungszeit vorzugsweise zwei bis fünf Stunden beträgt.
Das Ferrit der Erfindung wird zu einem Kern mit vorgegebener Form verarbeitet, und nach der Wicklung mit einem notwendigen Draht erfolgt ein Harzgießen, sodass eine Verwendung als fester Induktor oder Chipinduktor in jeweiligen Arten von Geräten, bei spielsweise Fernsehgeräten, Videobandrekordern oder Geräten der Mobilkommunikation wie Handys und Autotelefonen, möglich wird. Für die Form des Kerns gibt es keine besonderen Beschränkungen. Als Beispiele seien trommelförmige Kerne mit einem Außendurchmesser und einer Länge von jeweils 2 mm oder weniger (beispielsweise 1,8 mm × 1,5 mm) genannt.
Für das als Gießmaterial zu verwendende Harz (Schutzmaterial) gibt es ebenfalls keine besonderen Einschränkungen. Als Beispiele seien Thermoplastharze und Thermosetting-Harze, insbesondere Polyolefinharz, Polyamidharz, Polykarbonatharz, Polyurethanharz, Phenolharz, Ureaharz, Epoxidharz, Polyester oder dergleichen erwähnt. Als Verfahren zum Gießen des Gießmaterials kommt Tauchen, Beschichten oder Blasen in Frage, jedoch auch Spritzgießen oder Gießformen können zum Einsatz kommen.
1 ist eine teilweise transparente perspektivische Ansicht, die ein Aufbaubeispiel eines Chipinduktors zeigt, bei dem das erfindungsgemäße Ferrit eingesetzt wird. Dieser als Beispiel angegebene Chipinduktor verwendet das Ferrit der vorliegenden Erfindung und umfasst einen trommelförmigen Kern 1 mit Randabschnitten größeren Durchmessers an beiden Enden, einen auf eine Trommel des Kernes 1 gewickelten Draht 2, eine Anschlusselektrode 3 zur Verbindung des Endabschnittes des Drahtes 2 mit einer äußeren elektrischen Schaltung sowie zum Halten des Kernes 1 innerhalb des Harzes (Gießmaterials), wobei das Gießmaterial 4 diese Bestandteile bedeckt.
Der Aufbau des Chipinduktors ist nicht auf das angegebene Beispiel beschränkt; es können vielmehr verschiedenartige andere Ausführungsbeispiele verwirklicht werden. So ist beispielsweise eine Struktur möglich, bei der ein Anschlussdraht vom Mittelabschnitt des Zylinderschaftes des Kernes in axialer Richtung angeschlossen ist. Darüber hinaus ist auch eine Struktur angemessen, bei der ein mit dem Draht oder dem Anschlussdraht am Kern versehener Spulenrohling in ein umhausungsartiges Gehäuse eingeführt wird, wobei der offene Teil mit dem Gießmaterial abgedichtet wird.
Beispiele
Ausgangsmaterialien für die jeweiligen Hauptbestandteile und Ausgangsmaterialien für die jeweiligen Zusätze wurden derart abgewogen, dass Zusammensetzungsverhältnisse gemäß Tabelle 1A gegeben waren, und anschließend fünf Stunden lang in einer Kugelmühle gemahlen. Die Mengen der jeweiligen Zusätze stehen zu den 100 Gewichtsanteilen der Hauptbestandteile in Beziehung. Die Proben 1 bis 7 sind Beispiele innerhalb des erfindungsgemäßen Zusammensetzungsbereiches, wohingegen die Proben 8 bis 10 Vergleichsbeispiele außerhalb des erfindungsgemäßen Zusammensetzungsbereiches sind.
Das auf vorstehend erläuterte Weise hergestellte Gemisch wurde bei 900°C zwei Stunden lang an der Atmosphäre kalziniert, 20 Stunden vermischt und in der Kugelmühle pulverisiert. Das Gemisch wurde nach dem Pulverisieren getrocknet und mit Polyvinylalkohol mit 1 Gew.-% versetzt und sodann bei einem Druck von 100 kPa derart geformt, dass eine quadratische Form mit einer Abmessung von 50 mm × 10 mm × 7 mm und eine Torusform mit einem Außendurchmesser von 20 mm, einem Innendurchmesser von 10 mm und einer Höhe von 5 mm entsteht. Diese geformten Körper wurden an der Atmosphäre zwei Stunden lang bei den Temperaturen gemäß Tabelle 1A erhitzt, um so rechteckige Proben beziehungsweise torusförmige Proben des Kernes zu erhalten, die jeweils das Ferrit enthalten.
Die rechteckigen Proben des Kernes wurden 14 Mal mit dem Draht in dem Mittelteil gewickelt und bei konstanter Geschwindigkeit uniaxial kompressionsbeaufschlagt, woraufhin die Induktivitätswerte jeweils sukzessiv gemessen wurden, und aus den erhaltenen Messwerten die Veränderungsraten der Induktivität berechnet wurden. Tabelle 1B zeigt die Änderung ΔL/L der Induktivität bei uniaxialer Kompression von 50 kPa. Hierbei ist L die Induktivität vor Einwirken des Druckes und ΔL der Betrag der Änderung der Induktivität bei Einwirken des Druckes, das heißt, der Wert der Induktivität bei Einwirken des Druckes minus die Induktivität vor Einwirken des Druckes.
Es sei bemerkt, dass der uniaxiale Druck mittels einer Belastungsprüfvorrichtung erzeugt wurde, die von Aiko Engineering Inc. (Messstand Modell 1321, Messverstärker Modell 1011 CREEP und LOAD CELL Modell 3800) hergestellt wurde, und die Werte der Induktivität mittels des Präzisions-LCR-Messgerätes 4284A von Hewlett-Packard gemessen wurden.
Der Draht wurde 40 Mal auf die torusförmigen Proben der Kerne gewickelt, und die Werte der Induktivität wurden unter Verwendung des LCR-Messgerätes gemessen. Die Ausgangspermeabilität (μi) von 100 kHz und der relative Temperaturkoeffizient αμir bei –20 bis 20°C und 20 bis 60°C wurde mittels Gleichung 1 berechnet. In Gleichung 1 stellen T₁ und T₂ die jeweiligen Temperaturen bei Messung der Permeabilität und μi₁ und μi₂ die jeweilige Ausgangspermeabilität bei den Temperaturen T₁ und T₂. αμir = [(μi2 – μi1)/μi1 2] × [1/(T2 – T1)] (Gleichung 1)
Darüber hinaus wurde wie bei einigen Probestücken der Draht dreimal gewickelt, und der Q-Wert bei 200 MHz wurde wird mittels des Network/Spectrum Analyzers 4195A von Hewlett-Packard gemessen, um den Wert Q₂₀₀ zu erhalten. Die Ergebnisse sind in Tabellen 1A und 1B dargestellt.
Tabelle 1A
(HB = Hauptbestandteil, Z = Zusatz, ZV = Zusammensetzungsverhältnis, GA = Gewichtsanteile)
Tabelle 1B
Wie Tabellen 1A und 1B zu entnehmen ist, sind bei den Probestücken 1 bis 7 innerhalb des Bereiches der Erfindung in den Temperaturbereichen von –20 bis +20°C und 20 bis 60°C die relativen Temperaturkoeffizienten αμir der Ausgangspermeabilität sämtlich negativ. Die Änderung ΔL/L der Induktivität beträgt –5,0 oder weniger, und eine hervorragende Kenngröße bei mechanischer Beanspruchung wird erreicht. Demgegenüber ist, wenn die Mengen von Bi₂O₃, MgO und SiO₂ wie beim Vergleichsbeispiel der Probe 8 unterhalb des Bereiches der Erfindung liegen und bei Nichtvorhandensein von CoO, der relative Temperaturkoeffizient αμir der Ausgangspermeabilität positiv, und es ist nicht nur dieser Wert groß, sondern auch die Änderung ΔL/L der Induktivität steigt beträchtlich an, wohingegen die Kenngröße bei mechanischer Beanspruchung schlechter wird. Bei den Proben 9 und 10, bei denen der Anteil von CoO oberhalb des erfindungsgemäßen Bereiches liegt, sind die relativen Temperaturkoeffizienten αμir der Ausgangspermeabilität positiv.
Wie vorstehend ausgeführt, ist, da die Kenngröße bei mechanischer Beanspruchung gut und die kompressionsbedingte Änderung der Induktivität klein ist, die Kenngröße bei mechanischer Beanspruchung gut, und die Änderung der Induktivität des Harzformlings ist entsprechend klein, sodass ein Induktor mit kleiner Toleranz der Induktivität vorliegt.

Claims

Magnetisches Material, enthaltend Hauptbestandteile, darunter Fe₂O₃ mit 46,0 bis 51,0 mol-%, CuO mit 0,5 bis 15,0 mol-% und einem Rest von NiO; und Zusätze, darunter Wismutoxid mit 4,0 bis 10,0 Gewichtsanteilen bezüglich Bi₂O₃, Magnesiumoxid mit 1,0 bis 5,0 Gewichtsanteilen bezüglich MgO, Siliziumoxid mit 2,0 bis 8,0 Gewichtsanteilen bezüglich SiO₂ und Kobaltoxid mit 0,2 bis 0,5 Gewichtsanteilen bezüglich CoO, in Bezug auf den Hauptbestandteil mit 100 Gewichtsanteilen.
Magnetisches Material nach Anspruch 1, wobei das Magnesiumoxid und das Siliziumoxid der Zusätze mit 3,0 bis 10,0 Gewichtsanteilen bezüglich Talk [Mg₃Si₄O₁₀(OH)₂] in Bezug auf den Hauptbestandteil mit 100 Gewichtsanteilen zugesetzt sind.
Magnetisches Material nach Anspruch 1, wobei der relative Temperaturkoeffizient der Ausgangspermeabilität in einem Temperaturbereich zwischen –20 und +20°C und einem Temperaturbereich zwischen 20 und 60°C negativ ist.
Magnetisches Material nach Anspruch 1, wobei die Änderungsrate der Induktivität ΔL/L beim Pressen bei einem Druck von 50 kPa innerhalb von ±5% liegt.
Induktor mit einem Kern aus einem magnetischen Material, letzteres enthaltend Hauptbestandteile, darunter Fe₂O₃ mit 46,0 bis 51,0 mol-%, CuO mit 0,5 bis 15,0 mol-% und einem Rest von NiO; und Zusätze, darunter Wismutoxid mit 4,0 bis 10,0 Gewichtsanteilen bezüglich Bi₂O₃, Magnesiumoxid mit 1,0 bis 5,0 Gewichtsanteilen bezüglich MgO, Siliziumoxid mit 2,0 bis 8,0 Gewichtsanteilen bezüglich SiO₂ und Kobaltoxid mit 0,2 bis 0,5 Gewichtsanteilen bezüglich CoO, in Bezug auf den Hauptbestandteil mit 100 Gewichtsanteilen, wobei der Kern harzgegossen ist.
Induktor nach Anspruch 5, wobei das Magnesiumoxid und das Siliziumoxid der Zusätze mit 3,0 bis 10,0 Gewichtsanteilen bezüglich Talk [Mg₃Si₄O₁₀(OH)₂] in Bezug auf den Hauptbestandteil mit 100 Gewichtsanteilen zugesetzt sind.
Induktor nach Anspruch 5, wobei der relative Temperaturkoeffizient der Ausgangspermeabilität in einem Temperaturbereich zwischen –20 und +20°C und einem Temperaturbereich zwischen 20 und 60°C negativ ist.
Induktor nach Anspruch 5, wobei die Änderungsrate der Induktivität ΔL/L beim Pressen bei einem Druck von 50 kPa innerhalb von ±5% liegt.