DE60129568T2

DE60129568T2 - Ferritmaterial

Info

Publication number: DE60129568T2
Application number: DE60129568T
Authority: DE
Inventors: Takuya Aoki; Ko Ito; Bungo Sakurai; Yukio Takahashi; Tatsuya Shimazaki; Hidenobu Umeda; Akinori Ohi
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2000-08-21
Filing date: 2001-08-03
Publication date: 2008-04-17
Anticipated expiration: 2021-08-04
Also published as: EP1314697A1; EP1314697B1; KR20020064653A; DE60129568D1; DE60137550D1; EP1666422A1; CN1537824A; DE60134683D1; EP1666421A1; CN1269766C; US20020175311A1; TW538018B; KR100455510B1; EP1314697A4; CN1388794A; HK1055287A1; EP1666421B1; CN1196651C; US6736990B2; WO2002016268A1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ferritmaterial auf NiCuZn-Basis mit einer anfänglichen Permeabilität μi von nicht weniger als 200, insbesondere ein Ferritmaterial mit einer guten Temperaturabhängigkeit der anfänglichen Permeabilität, einem hohen Qualitätskoeffizienten Q und hoher Festigkeit. Das erfindungsgemäße Ferritmaterial kann geeignet beispielsweise in einer Ferritkomponente vom Harzformtyp verwendet werden.
Stand der Technik

(1) In den letzten Jahren nimmt die Nachfrage nach Komponenten, wie beispielsweise Chipinduktor vom Harzformtyp und stationärer Spule in den Gebieten von Fernsehern, von Videorekordern und von mobilen Kommunikationsvorrichtungen und dergleichen schnell zu. Von den Produkten in solchen Gebieten wird gefordert, dass sie solche Eigenschaften, wie beispielsweise geringe Größe, geringes Gewicht und hohe Genauigkeit haben und zusammen mit der Nachfrage nehmen die Forderungen nach einer Verringerung der Toleranz und einer Erhöhung der Verlässlichkeit an die obigen Komponenten zu.
Mittlerweile wird Ferrit häufig in dem Kernmaterial dieser Komponenten eingesetzt. Im Falle einer Induktorkomponente vom Harzformtyp wird durch das Harzformen in dem Kern eine Druckspannung erzeugt und der Induktivitätswert des Ferrits ändert sich entsprechend dieser Druckspannung. Folglich ist es schwierig, eine Hochqualitäts-Induktorkomponente vom Harzformtyp mit geringer Toleranz der Induktivität zu erhalten.
Unter diesen Umständen ist ein Ferrit, der eine geringe Änderung der Induktivität zeigt, wenn eine äußere Kraft ausgeübt wird, d.h. ein Ferrit mit guter Spannungsbeständigkeit, erwünscht. Ferner ist es, um die Verlässlichkeit eines Geräts unter Verwendung einer Induktivitätskomponente zu steigern, wichtig, die Verlässlichkeit der Induktivitätskomponente selbst zu erhöhen, im einzelnen die Temperaturabhängigkeit der anfänglichen Permeabilität des in der Induktivitätskomponente verwendeten Ferrits zu verringern.
Als Reaktion auf eine solche Nachfrage wurde vordem eine Vielzahl von Verbesserungstechniken in diesem Gebiet gemacht. Das heißt, in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 326243-1993 wird ein Ferrit auf NiCuZn-Basis vorgeschlagen, der 0,05 bis 0,60 Gew.-% Co₃O₄, 0,5 bis 2 Gew.-% Bi₂O₃ und 0,10 bis 2,00 Gew.-% einer Kombination aus SiO₂ und SnO₂ enthält. Weil das Ferrit auf NiCuZn-Basis jedoch eine geringe Menge ZnO enthält, kann eine hohe anfängliche Permeabilität von nicht niedriger als 200 nicht erhalten werden.
Ferner wird im japanischen Patent Nr. 267916 ein Ferrit auf NiCuZn-Basis vorgeschlagen, der 0,05 bis 0,60 Gew.-% Co₃O₄, 3 bis 5 Gew.-% Bi₂O₃ und 0,10 bis 2,00 Gew.-% SiO₂ enthält. Weil jedoch der Ferrit auf NiCuZn-Basis eine geringe Menge ZnO enthält, kann eine hohe anfängliche Permeabilität von nicht niedriger als 200 nicht erhalten werden.
Ferner wird in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 103953-1989 ein Ferrit auf NiZn-Basis vorgeschlagen, der 0,05 bis 2 Gew.-% Bi₂O₃, 0 bis 1 Gew.-% SiO₂ und MgO oder ein Oxid von Mn enthält. Obwohl der Ferrit auf NiZn-Basis eine verbesserte Hitzeschockbeständigkeit hat, kann seine Temperaturabhängigkeit der anfänglichen Permeabilität nicht als zufriedenstellend bezeichnet werden.
Ferner wird in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 228108-1989 ein Ferrit auf NiCuZn-Basis vorgeschlagen, der SiO₂ in einer Menge von 0,03 Gew.-% oder weniger, MnO in einer Menge von 0,1 Gew.-% oder weniger, Bi₂O₃ in einer Menge von 0,1 Gew.-% oder weniger und MgO in einer Menge von 0,1 Gew.-% oder weniger enthält, und so eine Struktur bildet, um die Spannung zu verringern. Weil der Ferrit auf NiCuZn-Basis jedoch eine geringe Menge Bi₂O₃ enthält, kann seine Spannungsbeständigkeit nicht als zufriedenstellend bezeichnet werden.
Ferner wird in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 325056-1996 ein Ferritmaterial auf NiZn-Basis offenbart, das CoO, Bi₂O₃ und SiO₂ enthält, um die Änderung der Induktivität unter einer Last extrem gering zu machen und den Q-Wert bei hoher Frequenz zu erhöhen.
Wie im Beispiel zu sehen ist, das im Amtsblatt offenbart ist, ist jedoch die Hauptzusammensetzung des Beispiels außerhalb des Bereichs der Hauptzusammensetzung der vorliegenden Erfindung und schließt nicht das erfindungsgemäße MgO ein. Folglich kann der Wert des Qualitätskoeffizienten Q niedrig sein.
Zusätzlich ist im Fall eines herkömmlichen NiCuZn-Ferrits, der Bi₂O₃ enthält und eine hohe anfängliche Permeabilität hat, weil sein Korngrößendurchmesser groß ist, der Temperaturkoeffizient niedrig und das Q hoch, so dass eine Ferritkomponente mit hoher Festigkeit nicht erhalten werden kann.
(2) Wie oben beschrieben, wächst in den letzten Jahren die Nachfrage nach Komponenten, wie beispielsweise Chipinduktor vom Harzformtyp und stationärer Spule in den Gebieten von Fernsehern, von Videorekordern, von mobilen Kommunikationsgeräten und dergleichen schnell. Von Produkten in solchen Gebieten wird gefordert, dass sie solche Eigenschaften wie eine geringe Größe, geringes Gewicht und hohe Genauigkeit haben und zusammen mit der Nachfrage wachsen die Forderungen nach einer Verringerung der Toleranz und einer Zunahme der Verlässlichkeit an die obigen Komponenten.
Mittlerweile wird ein Ferrit häufig in dem Kernmaterial dieser Komponenten verwendet. Im Fall einer Induktorkomponente vom Harzformtyp wird durch das Harzformen eine Druckspannung im Kern erzeugt, und der Induktivitätswert des Ferrits ändert sich entsprechend dieser Druckspannung. Folglich ist es schwierig, eine Hochqualitäts-Induktorkomponente vom Harzformtyp mit geringer Induktivitätstoleranz zu erhalten.
Unter den Umständen ist ein Ferrit, der eine geringe Änderung der Induktivität erfährt, wenn eine äußere Kraft ausgeübt wird, d.h. ein Ferrit mit guter Spannungsbeständigkeit, erwünscht. Ferner ist es, um die Verlässlichkeit eines Geräts unter Verwendung einer Induktivitätskomponente zu erhöhen, wichtig, die Verlässlichkeit der Induktivitätskomponente selbst zu erhöhen, im einzelnen die Temperaturabhängigkeit der anfänglichen Permeabilität des in der Induktivitätskomponente verwendeten Ferrits zu verringern.
Als Antwort auf eine solche Nachfrage wurde vordem eine Vielzahl von Verbesserungstechniken auf diesem Gebiet gemacht. Das heißt, in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 326243-1993 wird ein Ferrit auf NiCuZn-Basis vorgeschlagen, der 0,05 bis 0,60 Gew.-% Co₃O₄, 0,5 bis 2 Gew.-% Bi₂O₃ und 0,10 bis 2,00 Gew.-% einer Kombination aus SiO₂ und SnO enthält. Obwohl jedoch der Ferrit auf NiCuZn-Basis eine verbesserte Spannungsbeständigkeit hat, ist Q niedrig und seine Temperaturabhängigkeit der anfänglichen Permeabilität ist auch nicht zufriedenstellend.
Ferner wird im japanischen Patent Nr. 267916 ein Ferrit auf NiCuZn-Basis vorgeschlagen, der 0,05 bis 0,60 Gew.-% Co₃O₄, 3 bis 5 Gew.-% Bi₂O₃ und 0,10 bis 2,00 Gew.-% SiO₂ enthält. Wie im Fall des obigen Ferrits kann jedoch seine Temperaturabhängigkeit der anfänglichen Permeabilität nicht als zufriedenstellend bezeichnet werden und sein Qualitätskoeffizient Q ist ebenso niedrig.
Ferner wird in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 103953-1989 ein Ferrit auf NiZn-Basis vorgeschlagen, der 0,05 bis 2 Gew.-% Bi₂O₃, 0 bis 1 Gew.-% SiO₂ und MgO oder ein Oxid von Mn enthält. Obwohl der Ferrit auf NiZn-Basis verbesserte Hitzeschockbeständigkeit hat, kann seine Temperaturabhängigkeit der anfänglichen Permeabilität nicht als zufriedenstellend bezeichnet werden und sein Qualitätskoeffizient Q ist ebenso niedrig.
Ferner wird in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 228108-1989 ein Ferrit auf NiCuZn-Basis vorgeschlagen, der SiO₂ in einer Menge von 0,03 Gew.-% oder weniger, MnO in einer Menge von 0,1 Gew.-% oder weniger, Bi₂O₃ in einer Menge von 0,1 Gew.-% oder weniger und MgO in einer Menge von 0,1 Gew.-% oder weniger enthält, und so eine Struktur bildet, um die Spannung zu verringern. Weil jedoch der Ferrit auf NiCuZn-Basis eine geringe Menge Bi₂O₃ enthält, wird weder eine ausreichende Festigkeit noch eine ausreichende Temperaturabhängigkeit der anfänglichen Permeabilität erhalten.
Ferner wird in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 325056-1996 ein Ferritmaterial auf NiZn-Basis offenbart, das CoO, Bi₂O₃ und SiO₂ enthält, um eine Änderung der Induktivität unter Last extrem gering zu machen und den Q-Wert bei hoher Frequenz zu erhöhen.
Wie jedoch in dem im Amtsblatt offenbarten Beispiel zu sehen ist, ist die Hauptzusammensetzung des Beispiels außerhalb des Bereichs der Hauptzusammensetzung der vorliegenden Erfindung und schließt nicht das erfindungsgemäße MgO ein. Folglich kann der Wert des Qualitätskoeffizienten Q niedrig sein.
(3) Ein Ferritmaterial auf Nickelbasis (wie beispielsweise ein Ferrit auf NiCuZn-Basis, ein Ferrit auf NiCu-Basis oder ein Ferrit auf Ni-Basis) wird weithin als ein Induktorelement verwendet. Mittlerweile [besteht] zusammen mit den schnellen Entwicklungen in den Gebieten der Information und Telekommunikation und Hochfrequenz in den letzten Jahren Nachfrage nach einer Verbesserung der Leistungseigenschaften eines Induktorelements vom Harzformtyp oder dergleichen.
Wenn das Induktorelement vom Harzformtyp hergestellt wird, wird ein Ferritmaterial in ein Harz geformt und eine Druckspannung wird auf das Ferritmaterial ausgeübt, wenn das Harz ausgehärtet wird. Weil der Induktivitätswert des Ferritmaterials sich entsprechend dem Grad der Druckspannung ändert, ist ein Ferritmaterial, das eine geringe Induktivitätsänderung, die durch die Druckspannung hervorgerufen wird, zeigt und ausgezeichnete Spannungsbeständigkeit hat, für das Induktorelement vom Harzformtyp erwünscht. Was die Verbesserungen der Leistungseigenschaften des Induktorelements angeht, sind eine sanfte Änderung der Permeabilität mit einer Änderung der Temperatur und ein großer Q-Wert, welcher ein Qualitätskoeffizient in dem verwendeten Frequenzband ist, erwünscht.
Um auf solche Wünsche einzugehen, wird ein Ferritmaterial auf NiCuZn-Basis, das Kobaltoxid, Bismutoxid und Siliciumoxid enthält, im japanischen Patent Nr. 2679716 , der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 326243-1993 und dergleichen offenbart. Ferner wird ein Ferritmaterial auf NiZn-Basis, das Bismutoxid und Siliciumoxid enthält, um eine verbesserte Hitzeschockbeständigkeit zu haben, in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 103953-1989 offenbart, und ein Ferritmaterial auf NiCuZn-Basis, das Siliciumoxid, Manganoxid, Bismutoxid und Magnesiumoxid enthält, um eine spannungsmindernde Struktur zu haben, wird in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 228108-1989 offenbart. Ferner wird ein hitzeschockbeständiges Ferritmaterial mit einem mittleren Korngrößendurchmesser der Kristallstruktur von 20 bis 60 μm in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 322806-1992 offenbart, und ein Ferritmaterial auf NiCuZn-Basis, das 2,1 bis 10,0 Gew.-% Siliciumoxid enthält, wird in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 325056-1996 offenbart.
Das obige Ferritmaterial auf NiCuZn-Basis, das im japanischen Patent Nr. 2679716 und der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 326243-1993 offenbart ist, enthält jedoch Zinkoxid in einer geringen Menge von 2 bis 30 mol%, so dass eine hohe anfängliche Permeabilität μi nicht erhalten werden kann. Ferner enthält das Ferritmaterial auf NiZn-Basis, das in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 103953-1989 offenbart ist, eine geringe Menge Kobaltoxid, so dass die Änderung der Permeabilität mit einer Änderung der Temperatur groß ist, und das in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 228108-1989 offenbarte Ferritmaterial auf NiCuZn-Basis enthält Bismutoxid in einer Menge von 0,1 Gew.-% oder weniger, so dass seine Spannungsbeständigkeit nicht zufriedenstellend ist. Ferner hat das in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 323806-1992 offenbarte hitzeschockbeständige Ferritmaterial einen großen mittleren Korngrößendurchmesser der Kristallstruktur von 20 bis 60 μm, so dass eine Änderung der Permeabilität mit einer Änderung der Temperatur groß ist, und das in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 325056-1996 offenbarte Ferritmaterial auf NiCuZn-Basis enthält eine große Menge Siliciumoxid, so dass eine Änderung der Permeabilität mit einer Änderung der Temperatur groß ist.
Folglich ist ein Ferritmaterial mit einer hohen anfänglichen Permeabilität, ausgezeichneter Spannungsbeständigkeit und einem geringen Absolutwert des Temperaturkoeffizienten erwünscht.

Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung gemacht, um das Problem unter (1) oben des Standes der Technik zu lösen. Es ist ein Ziel davon, das Problem von (1) oben zu lösen und ein Ferritmaterial auf NiCuZn-Basis mit hoher anfänglicher Permeabilität von nicht niedriger als 200, guter Temperaturabhängigkeit der anfänglichen Permeabilität, einem hohen Qualitätskoeffizienten Q und hoher Festigkeit zur Verfügung zu stellen.
Um ein solches Ziel zu erreichen, ist die vorliegende Erfindung ein Ferritmaterial auf NiCuZn-Basis, das als Hauptkomponenten Eisenoxid in einer Menge von 47,0 bis 50,0 mol% in Einheiten von Fe₂O₃, Manganoxid in einer Menge von 0,3 bis 1,5 mol% in Einheiten von Mn₂O₃, Kupferoxid in einer Menge von 2,0 bis 8,0 mol% in Einheiten von CuO, Zinkoxid in einer Menge von 30,1 bis 33,0 mol% in Einheiten von ZnO und Nickeloxid (NiO) in mol% als Differenz enthält, wobei ferner 0,5 bis 6,0 Gew.-% Bismutoxid in Einheiten von Bi₂O₃, 0,1 bis 2,0 Gew.-% Siliciumoxid in Einheiten von SiO₂ und 0,05 bis 1,0 Gew.-% Magnesiumoxid in Einheiten von MgO zusätzlich zu den Hauptkomponenten enthalten sind.
Ferner ist die vorliegende Erfindung ein Ferritmaterial auf NiCuZn-Basis, das als Hauptkomponenten Eisenoxid in einer Menge von 47,0 bis 50,0 mol% in Einheiten von Fe₂O₃, Manganoxid in einer Menge von 0,3 bis 1,5 mol% in Einheiten von Mn₂O₃, Kupferoxid in einer Menge von 2,0 bis 8,0 mol% in Einheiten von CuO, Zinkoxid in einer Menge von 30,1 bis 33,0 mol% in Einheiten von ZnO und Nickeloxid (NiO) in mol% als Differenz enthält, wobei ferner 0,5 bis 6,0 Gew.-% Bismutoxid in Einheiten von Bi₂O₃ und 0,15 bis 3,2 Gew.-% Talk zusätzlich zu den Hauptkomponenten enthalten sind.
Ferner hat die vorliegende Erfindung eine anfängliche Permeabilität μi bei einer Frequenz von 100 kHz von nicht weniger als 200.
Bester Weg zur Verkörperung der Erfindung
Nachfolgend wird eine ausführliche Beschreibung für das erfindungsgemäße Ferritmaterial gegeben. Das erfindungsgemäße Ferritmaterial enthält als seine wesentlichen Hauptkomponenten Eisenoxid in einer Menge von 47,0 bis 50,0 mol% (besonders bevorzugt 47,5 bis 49,5 mol%) in Einheiten von Fe₂O₃, Manganoxid in einer Menge von 0,3 bis 1,5 mol% (besonders bevorzugt 0,3 bis 1,2 mol%) in Einheiten von Mn₂O₃, Kupferoxid in einer Menge von 2,0 bis 8,0 mol% (besonders bevorzugt 3,0 bis 7,0 mol%) in Einheiten von CuO, Zinkoxid in einer Menge von 30,1 bis 33,0 mol% (besonders bevorzugt 30,1 bis 32,0 mol%) in Einheiten von ZnO und Nickeloxid in mol% in Einheiten von NiO als Differenz.
Ferner enthält das erfindungsgemäße Ferritmaterial auch Bismutoxid in einer Menge von 0,5 bis 6,0 Gew.-% (besonders bevorzugt 0,5 bis 5,0 Gew.-%) in Einheiten von Bi₂O₃, Siliciumoxid in einer Menge von 0,1 bis 2,0 Gew.-% (besonders bevorzugt 0,15 bis 1,5 Gew.-%) in Einheiten von SiO₂ und Magnesiumoxid in einer Menge von 0,05 bis 1,0 Gew.-% (besonders bevorzugt 0,05 bis 0,8 Gew.-%) in Einheiten von MgO zusätzlich zu den obigen Hauptkomponenten.
Talk enthält Si und Mg in vorgegebenen Anteilen als Sinterkomponenten. Folglich kann Talk anstelle des obigen SiO₂ und MgO hinzugefügt werden. In diesem Fall wird, um die obigen Mengen von SiO₂ und MgO zu erfüllen, Talk in einer Menge von 0,15 bis 3,2 Gew.-% hinzugefügt.
Wenn der Gehalt an Fe₂O₃ in der obigen Zusammensetzung niedriger als 47 mol% ist, tritt die Schwierigkeit auf, dass sich die anfängliche Permeabilität erniedrigt, während, wenn der Gehalt an Fe₂O₃ höher als 50,0 mol% ist, die Schwierigkeit auftritt, dass der Qualitätskoeffizient Q kleiner wird. Wenn der Gehalt an Mn₂O₃ niedriger als 0,3 mol% ist, tritt die Schwierigkeit auf, dass sich die anfängliche Permeabilität erniedrigt, während, wenn der Gehalt an Mn₂O₃ höher als 1,5 mol% ist, die Schwierigkeit auftritt, dass der Qualitätskoeffizient Q kleiner wird. Wenn der Gehalt an CuO niedriger als 2,0 mol% ist, tritt die Schwierigkeit auf, dass sich die anfängliche Permeabilität erniedrigt, während, wenn der Gehalt an CuO höher als 8,0 mol% ist, die Schwierigkeit auftritt, dass der Qualitätskoeffizient Q kleiner wird.
Wenn der Gehalt an ZnO niedriger als 30,1 mol% ist, tritt die Schwierigkeit auf, dass sich die anfängliche Permeabilität erniedrigt, während, wenn der Gehalt an ZnO höher als 33,0 mol% ist, die Schwierigkeit auftritt, dass der Curie-Punkt niedriger werden kann.
Wenn der Gehalt an Bi₂O₃ niedriger als 0,5 Gew.-% ist, wird die Sinterdichte niedriger, so dass die Schwierigkeit auftritt, dass sich die Festigkeit eines Sinterkörpers verringert. Wenn andererseits der Gehalt an Bi₂O₃ höher als 6,0 Gew.-% ist, tritt die Schwierigkeit auf, dass der Qualitätskoeffizient Q kleiner werden kann.
Wenn der Gehalt an SiO₂ niedriger als 0,1 Gew.-% ist, kann der Qualitätskoeffizient Q kleiner werden, während, wenn der Gehalt an SiO₂ höher als 2,0 Gew.-% ist, die anfängliche Permeabilität niedriger werden kann.
Wenn der Gehalt an MgO niedriger als 0,05 Gew.-% ist, kann der Qualitätskoeffizient Q kleiner werden, während, wenn der Gehalt an MgO höher als 2,0 Gew.-% ist, die anfängliche Permeabilität sich verringern kann.
Was den Fall angeht, wo die obigen SiO₂ und MgO durch Talk ersetzt sind, kann, wenn der Gehalt an Talk niedriger als 0,15 Gew.-% ist, der Qualitätskoeffizient Q kleiner werden, während, wenn der Gehalt an Talk höher als 3,2 Gew.-% ist, sich die anfängliche Permeabilität erniedrigen kann.
In der vorliegenden Erfindung kann zu den obigen Hauptkomponenten ferner CoO in einer Menge von 0,02 bis 0,6 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,05 bis 0,5 Gew.-% als eine Zusatzkomponente hinzugefügt werden. Obwohl CoO primär zugefügt wird, um den Qualitätskoeffizienten Q zu erhöhen, verringert sich die anfängliche Permeabilität, wenn die Menge CoO zu groß wird und 0,6 Gew.-% übersteigt.
Das erfindungsgemäße Ferritmaterial auf NiCuZn-Basis betrifft ein Ferritmaterial mit einer anfänglichen Permeabilität μi von nicht weniger als 200. Primär wird es geeignet in einer solchen Anwendung verwendet, wie beispielsweise einer Abstimmungsspule, die einen hohen Q-Wert in einem Band erfordert, das von 0,1 bis 2,0 MHz reicht.
Das erfindungsgemäße Ferritmaterial wird beispielsweise in ein Kernmaterial mit einer vorgegebenen Form geformt, die notwendigen Umwicklungen herumgewickelt und dann harzgeformt (harzbeschichtet), um als ein ortsfester Induktor, ein Chipinduktor oder dergleichen verwendet zu werden. Diese werden beispielsweise als eine Vielzahl von elektronischer Ausstattung in mobilen Kommunikationsgeräten, wie Fernseher, Videorekorder, tragbarem Telefon und Autotelefon verwendet. Die Form des Kerns ist nicht besonders beschränkt. Ein Beispiel des Kerns ist ein Kern vom Trommeltyp mit einem Außendurchmesser von nicht größer als 2 mm und einer Länge von nicht größer als 2 mm.
Ein als Formmaterial (Beschichtungsmaterial) verwendetes Harz kann beispielsweise ein thermoplastisches oder wärmehärtendes Harz sein. Spezielle Beispiele des Harzes schließen ein Polyolefin, einen Polyester, ein Polyamid, ein Polycarbonat, ein Polyurethan, ein Phenolharz, ein Harnstoffharz und ein Epoxyharz ein. Illustrative Beispiele von Mitteln zum Formen des Formmaterials schließen Tauchen, Beschichten, Besprühen, Spritzgießen und Gießformen ein.
Ein Beispiel des Aufbaus eines Chipinduktors unter Verwendung des erfindungsgemäßen Ferritmaterials wird unten präsentiert. Beispielsweise umfasst der Chipinduktor einen zylindrischen Kern, der aus dem erfindungsgemäßen Ferritmaterial geformt ist und einen Mast ("rig") mit großem Durchmesser an beiden Seiten, eine um die Trommel des Kerns herum gewickelte Windung, Elektrodenanschlüsse, die an beiden Seiten des Kerns angeordnet sind, um die Ränder der Schaltung an einen äußeren elektrischen Stromkreis anzuschließen und den Kern in einem Harz zu fixieren und ein Harz, das geformt ist, um diese Komponenten abzudecken, aufweist.
Als nächstes wird die Beschreibung eines Beispiels eines Verfahrens zur Herstellung eines Ferrits unter Verwendung des erfindungsgemäßen Ferritmaterials gegeben.
Zuerst wird eine Mischung hergestellt durch Vermischen vorgegebener Mengen Ausgangsstoffe als Hauptkomponenten mit vorgegebenen Mengen Ausgangsstoffen als Zusatzkomponenten, so dass die Anteile dieser Komponenten in der Mischung in die durch die vorliegende Erfindung spezifizierten Bereiche fallen.
Dann wird die Mischung calciniert. Die Calcinierung wird in einer oxidierenden Atmosphäre, beispielsweise an Luft, durchgeführt. Die Calcinierungstemperatur ist vorzugsweise 800 bis 1.000°C und die Calcinierungszeit ist vorzugsweise 1 bis 3 Stunden. Dann wird die resultierende calcinierte Mischung mit einer Kugelmühle oder dergleichen auf vorgegebene Größen gemahlen. Wenn die Mischung gemahlen ist, können Ausgangsstoffe als die Zusatzkomponenten zu der Mischung hinzugefügt und in sie eingemischt werden. Ferner können die Ausgangsstoffe als die Zusatzkomponenten so hinzugefügt werden, dass einige der Ausgangsstoffe vor der Calcinierung hinzugefügt werden und der Rest von ihnen nach der Calcinierung hinzugefügt wird.
Nach dem Mahlen der calcinierten Mischung wird eine geeignete Menge Binder, wie beispielsweise ein Polyvinylalkohol, hinzugefügt und das resultierende Produkt in eine vorgegebene Form geformt.
Dann wird das Formteil gesintert. Die Sinterung wird in einer oxidierenden Atmosphäre, allgemein an Luft, durchgeführt. Die Sintertemperatur ist etwa 950 bis 1.100°C und die Sinterzeit ist etwa 2 bis 5 Stunden.
Die vorliegende Erfindung wird ausführlicher unter Bezugnahme auf spezielle Beispiele beschrieben.
Experimentalbeispiel I
Wie in der folgenden Tabelle 1 gezeigt ist, wurden vorgegebene Mengen Fe₂O₃, Mn₂O₃, NiO, CuO und ZnO als Hauptkomponenten und vorgegebene Mengen CoO (je nach Bedarf hinzugefügt), Bi₂O₃ und entweder Talk oder eine Kombination von SiO₂ und MgO in einer Kugelmühle für 16 Stunden zusammengemischt. Die in Tabelle 1 gezeigten zusätzlichen Komponenten sind in Gew.-% bezogen auf die Hauptkomponenten angegeben.
Ferner wurden diese gemischten Pulver an Luft bei 900°C für 2 Stunden calciniert und dann vermischt und in einer Kugelmühle für 16 Stunden gemahlen. Zu den erhaltenen Ferritpulvern wurde 10 Gew.-% 6 % Polyvinylalkohollösung hinzugefügt und die resultierenden Mischungen wurden granuliert und unter einem Druck von 98 MPa in rechteckige Formteile mit einer Größe von 50 mm × 5 mm × 4 mm und torusförmige Formteile mit einem Außendurchmesser von 20 mm, einem Innendurchmesser von 10 mm und einer Höhe von 5 mm geformt. Diese Formteile wurden an Luft bei einer Sintertemperatur von 1.080°C für 2 Stunden gesintert und so rechteckige Kernprobenstücke und torusförmige Kernprobenstücke, die aus Ferriten hergestellt waren, erhalten.
Jedes dieser Probenstücke wurde auf (1) den relativen Koeffizienten der Temperaturabhängigkeit (αμir), (2) die anfängliche Permeabilität (μi) bei 100 kHz, (3) den Q-Wert bei 500 kHz und (4) die Festigkeit des Sinterkörpers untersucht.
Die Messungen der obigen Punkte (1) bis (4) wurden auf die folgende Weise durchgeführt.
(1) Relativer Koeffizient der Temperaturabhängigkeit (αμir) und (2) anfängliche Permeabilität (μi) bei 100 kHz
Nachdem ein Draht um das torusförmige Kernprobenstück für 20 Umwicklungen herumgewickelt war, wurden der Induktivitätswert und dergleichen mit einem LCR-Messgerät gemessen, und ein relativer Koeffizient der Temperaturabhängigkeit (αμir) im Bereich von -20°C bis +60°C und die anfängliche Permeabilität (μi) bei 100 kHz wurden bestimmt.
Der relative Koeffizient der Temperaturabhängigkeit (αμir) ist ein Wert, der eine Rate der Veränderung der anfänglichen Permeabilität zwischen zwei Temperaturen angibt. Wenn beispielsweise die anfängliche Permeabilität bei der Temperatur T₁ μi₁ ist und die anfängliche Permeabilität bei der Temperatur T₂ μi₂ ist, wird αμir in dem Temperaturbereich von T₁ bis T₂ durch den folgenden Ausdruck wiedergegeben. αμir = (μi2 – μi1)/μi1 2(T2 – T1)
(3) Q-Wert bei 500 kHz
Nach Wickeln eines Drahts um das torusförmige Kernprobenstück für 20 Umwicklungen wurde der Q-Wert bei einer Frequenz von 500 kHz mit einem LCR-Messgerät gemessen.
(4) Festigkeit
Die Dreipunktbiegefestigkeit wurde unter Verwendung des rechteckigen Kernprobenstücks gemessen.
Die Resultate sind in der folgenden Tabelle 1 gezeigt.
Die Wirkung der vorliegenden Erfindung ist aus dem obigen Ergebnis offensichtlich. Das heißt, die vorliegende Erfindung ist ein Ferritmaterial auf NiCuZn-Basis, das als Hauptkomponenten Eisenoxid in einer Menge von 47,0 bis 50,0 mol% in Einheiten von Fe₂O₃, Manganoxid in einer Menge von 0,3 bis 1,5 mol% in Einheiten von Mn₂O₃, Kupferoxid in einer Menge von 2,0 bis 8,0 mol% in Einheiten von CuO, Zinkoxid in einer Menge von 30,1 bis 33,0 mol% in Einheiten von ZnO und Nickeloxid (NiO) in mol% als Differenz enthält, wobei ferner 0,5 bis 6,0 Gew.-% Bismutoxid in Einheiten von Bi₂O₃, 0,1 bis 2,0 Gew.-% Siliciumoxid in Einheiten von SiO₂ und 0,05 bis 1,0 Gew.-% Magnesiumoxid in Einheiten von MgO zusätzlich zu den Hauptkomponenten enthalten sind. So kann ein Ferritmaterial auf NiCuZn-Basis mit extrem guter Temperaturabhängigkeit der anfänglichen Permeabilität (die Rate der Änderung der Permeabilität mit einer Änderung der Temperatur ist klein), einem hohen Qualitätskoeffizienten Q und hoher Festigkeit erhalten werden.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Das erfindungsgemäße Ferritmaterial wird beispielsweise in ein Kernmaterial mit vorgegebener Form geformt, um die notwendigen Windungen umwickelt und dann harzgeformt (harzbeschichtet), um als ein ortsfester Induktor, ein Chipinduktor oder dergleichen verwendet zu werden. Diese werden beispielsweise als eine Vielzahl elektronischer Anlagen in mobilen Kommunikationsvorrichtungen, wie beispielsweise Fernsehern, Videorekordern, tragbarem Telefon und Autotelefon verwendet.

Claims

Ferritmaterial auf NiCuZn-Basis, das als Hauptkomponenten Eisenoxid in einer Menge von 47,0 bis 50,0 mol% in Form von Fe₂O₃, Manganoxid in einer Menge von 0,3 bis 1,5 mol% in Form von Mn₂O₃, Kupferoxid in einer Menge von 2,0 bis 8,0 mol% in Form von CuO, Zinkoxid in einer Menge von 30,1 bis 33,0 mol% in Form von ZnO und Nickeloxid in mol% in Form von NiO als Differenz enthält, in dem 0,5 bis 6,0 Gew.% Bismutoxid in Form von Bi₂O₃, 0,1 bis 2,0 Gew.% Siliziumoxid in Form von SiO₂ und 0,05 bis 1,0 Gew.% Magnesiumoxid in Form von MgO auf Basis der Hauptkomponenten enthalten sind.
Ferritmaterial von Anspruch 1, das ferner 0,02 bis 0,6 Gew.% Kobaltoxid in Form von CoO, auf Basis der Hauptkomponenten, enthält.
Ferritmaterial auf NiCuZn-Basis, das als Hauptkomponenten Eisenoxid in einer Menge von 47,0 bis 50,0 mol% in Form von Fe₂O₃, Manganoxid in einer Menge von 0,3 bis 1,5 mol% in Form von Mn₂O₃, Kupferoxid in einer Menge von 2,0 bis 8,0 mol% in Form von CuO, Zinkoxid in einer Menge von 30,1 bis 33,0 mol% in Form von ZnO und Nickeloxid in mol% in Form von NiO als Differenz enthält, in dem 0,5 bis 6,0 Gew.% Bismutoxid in Form von Bi₂O₃ und 0,15 bis 3,2 Gew.% Talk auf Basis der Hauptkomponenten enthalten sind.
Ferritmaterial von Anspruch 3, das ferner 0,02 bis 0,6 Gew.% Kobaltoxid in Form von CoO, auf Basis der Hauptkomponenten, enthält.
Ferritmaterial von Anspruch 1, das eine anfängliche Permeabilität μi bei einer Frequenz von 100 kHz von nicht weniger als 200 hat.
Ferritmaterial von Anspruch 3, das eine anfängliche Permeabilität μi bei einer Frequenz von 100 kHz von nicht weniger als 200 hat.
Elektronisches Teil, das ein Ferritmaterial auf NiCuZn-Basis enthält, wobei das Ferritmaterial als Hauptkomponenten Eisenoxid in einer Menge von 47,0 bis 50,0 mol% in Form von Fe₂O₃, Manganoxid in einer Menge von 0,3 bis 1,5 mol% in Form von Mn₂O₃, Kupferoxid in einer Menge von 2,0 bis 8,0 mol% in Form von CuO, Zinkoxid in einer Menge von 30,1 bis 33,0 mol% in Form von ZnO und Nickeloxid in mol% in Form von NiO als Differenz enthält und ebenso 0,5 bis 6,0 Gew.% Bismutoxid in Form von Bi₂O₃, 0,1 bis 2,0 Gew.% Siliziumoxid in Form von SiO₂ und 0,05 bis 1,0 Gew.% Magnesiumoxid in Form von MgO, bezogen auf die Hauptkomponenten, enthält.
Elektronisches Teil, das ein Ferritmaterial auf NiCuZn-Basis enthält, wobei das Ferritmaterial als Hauptkomponenten Eisenoxid in einer Menge von 47,0 bis 50,0 mol% in Form von Fe₂O₃, Manganoxid in einer Menge von 0,3 bis 1,5 mol% in Form von Mn₂O₃, Kupferoxid in einer Menge von 2,0 bis 8,0 mol% in Form von CuO, Zinkoxid in einer Menge von 30,1 bis 33,0 mol% in Form von ZnO und Nickeloxid in mol% in Form von NiO als Differenz enthält, und ebenso 0,5 bis 6,0 Gew.% Bismutoxid in Form von Bi₂O₃ und 0,15 bis 3,2 Gew.% Talk, bezogen auf die Hauptkomponenten, enthält.