DE69801552T2

DE69801552T2 - Ferrit und Induktor

Info

Publication number: DE69801552T2
Application number: DE69801552T
Authority: DE
Inventors: Yasushi Enokido; Hitoshi Saita; Naoyoshi Sato; Ryo Yokoyama
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1997-07-16
Filing date: 1998-07-15
Publication date: 2002-05-29
Anticipated expiration: 2018-07-16
Also published as: EP0891955A1; CN1146924C; DE69801552D1; JPH1187126A; CN1211049A; EP0891955B1; US6033594A; JP3672161B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ferrit zur Verwendung als ein Kernmaterial für ein Induktanzelement, insbesondere zur Verwendung als ein Kernmaterial für einen Chipinduktor einer harzumhüllten Art und einen Induktor, für den der obengenannte Ferrit verwendet wird.
In den letzten Jahren wird auf den Gebieten der Chipinduktoren einer harzumhüllten Art und festen Wicklungen, deren Nachfrage auf dem Gebieten von Fernsehapparaten, Videoaufzeichnungsgeräten und mobilen Kommunikationsmaschinen rapide zunimmt, von diesen Teilen eine immer engere Toleranz und größere Zuverlässigkeit gefordert, um die Anforderungen nach einer Verringerung der Größe, eines kleineren Gewichtes und einer höheren Genauigkeit zu erfüllen. Im allgemeinen wird ein Ferrit als ein Kernmaterial für die obengenannten Teile verwendet. In einem Induktor einer harzumhüllten Art wird jedoch in einem Kern durch eine Harzumhüllung eine Druckspannung hervorgerufen, und der Induktanzwert eines Ferrits verändert sich in Abhängigkeit von einer Druckspannung. In einer harzumhüllten Art ist es deshalb schwierig, einen hochwertigen Induktor als ein Teil zu erzeugen, das eine kleine Induktanztoleranz aufweist. Es besteht daher Nachfrage nach einem Ferrit, dessen Induktanzwechsel klein ist, wenn eine äußere Kraft ausgeübt wird, d. h. die ausgezeichnete Antispannungseigenschaften aufweist. Um die Verläßlichkeit einer Maschine und einer Vorrichtung zu verbessern, die einen Induktor als ein Teil verwendet, ist es grundlegend, die Verläßlichkeit des Induktors an sich zu verbessern, insbesondere, die Temperaturcharakteristik eines Ferrits, der für den Induktor verwendet wird, zu verringern.
Um den obengenannten Anforderungen zu entsprechen, offenbart z. B. JP-A-1-179402 einen magnetischen Kern für einen Induktor, dessen Induktanzwechsel verringert ist, auch wenn sich eine äußere Spannung verändert, indem er 1,5 bis 5 Gew.-% von mindestens einer der Substanzen von Bi&sub2;O&sub3; und V&sub2;O&sub5; in ein Ferritoxidmaterial einschließt, das Nickel als wesentlichen Bestandteil umfaßt. Die Tatsache, daß der Kern die obengenannte Zusammensetzung aufweist, stellt jedoch keine ausreichende Temperaturcharakteristik dar, und seine Induktanz verändert sich bei einer Veränderung der Umgebungstemperatur.
Weiter offenbart JP-A-4-278502 ein oxidmagnetisches Material, dessen mechanische Stärke durch den Einschluß von 3,1 bis 30 Gew.-% PbO und 3,1 bis 30 Gew.-% Talk in einen Ni-Cu-Zn-System- Ferrit verbessert wird. Da jedoch die obengenannte Zusammensetzung selbst hochgiftiges Blei enthält, hat es Probleme der Umweltverschmutzung zur Folge. Nachdem es auf Märkten verteilt ist, ist es schwierig, Blei zurückzugewinnen, was zu einer weitreichenden Umweltverschmutzung führen kann.
JP-A-3-91209 offenbart eine Ferritzusammensetzung, die eine spinellstrukturierte Zusammensetzung ist, die 25 bis 45 Mol% Fe&sub2;O&sub3;, 0 bis 20 Mol% ZnO und ein Gleichgewicht aus NiO und CuO enthält, wobei das NiO ein größeres molares Verhältnis als das molare Verhältnis von CuO aufweist, und das weiter als Bestandteile in kleinen Mengen 0,1 bis 5 Gew.-% Bi&sub2;O&sub3; und 0,05 bis 4,0 Gew.-% SiO&sub2; enthält. Jedoch offenbart das Beispiel nur eine Zusammensetzung, die durch den Einschluß von 3 Gew.-% Bi&sub2;O&sub3; und 0,8 Gew.-% SiO&sub2; in eine grundlegende Zusammensetzung von 38,2 Mol% Fe&sub2;O&sub3;, 50,3 Mol% NiO, 8,4 Mol% ZnO und 3,1 Mol% CuO erhalten wird. Weiter werden im Beispiel des obengenannten JP-A-3- 91209 Induktanzmessungen durchgeführt, um ein Veränderungsverhältnis der Induktanz unter Druck festzustellen. Jedoch ist das obengenannte Veränderungsverhältnis nicht irgendein Verhältnis, das durch Aufbringen eines vorherbestimmten Drucks erhalten wird, sondern ein Wert, der auf der Grundlage von Induktanzwerten erhalten wird, die erhalten werden, bevor und nachdem die Harzumhüllung durchgeführt wird. Es ist daher fraglich, ob die Induktanzveränderungsrate unter einem Druck von 1 t/cm³ innerhalb von ±5% liegt oder nicht.
JP-A-5-326243 offenbart ein Ferritmaterial, das durch Einschluß von CO&sub3;O&sub4;, Bi&sub2;O&sub3; und einer Mischung von SiO&sub2; mit SnO&sub2; in einen Ni-Cu-Zn-System-Ferrit erhalten wird, der 46,5 bis 49,5 Mol% Fe&sub2;O&sub3;, 5,0 bis 12,0 Mol% CuO, 2,0 bis 30,0 Mol% ZnO und ein Gleichgewicht aus NiO enthält, um die folgenden Gehalte von CO&sub3;O&sub4;, Bi&sub2;O&sub3; und eine Mischung aus SiO&sub2; mit SnO&sub2; von
CO&sub3;O&sub4;: 0,05 bis 0,60 Gew.-%
Bi&sub3;O&sub3;: 0,50 bis 2,00 Gew.-%, und
den Gesamtgehalt an SiO&sub2; und SnO&sub2;: 0,10 bis 2,00 Gew.-% zu erhalten. Weiter offenbart JP-A-8-325056 ein Ferritmaterial, das als Hauptbestandteile eine Zusammenfassung umfaßt, die als Oxide 50,1 bis 56 Mol% Fe&sub2;O&sub3;, 30,1 bis 35 Mol% ZnO, 6 Mol% oder weniger CuO, 4 Mol% oder weniger MnO und ein Gleichgewicht von NiO enthält, und das weiter pro 100 Gewichtsteilen der obengenannten Hauptbestandteile, 0,61 bis 2 Gewichtsteile CoO und 0,5 bis 2 Gew.-% Bi&sub2;O&sub3; enthält. Während die Ferritmaterialien, die in den obengenannten Patentveröffentlichungen beschrieben wurden, z. B. Kobalt enthalten, kostet Ferritoxid ungefähr zehn Yen pro Kilogramm, aber Kobaltoxid ist so teuer wie ungefähr zehntausend Yen pro Kilogramm. Um einen weniger teueren Induktor durch Verringerung von Produktionskosten bereitzustellen ist es deshalb erforderlich, ein Ferritmaterial zu entwickeln, das kein Kobalt enthält oder einen verringerten Kobaltgehalt aufweist, aber das frei von der sich daraus ergebenden Verminderung der Eigenschaften ist.
Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung versuchen, einen Ferrit bereitzustellen, der eine hohe Anfangspermeabilität, ausgezeichnete Antispannungseigenschaften und eine ausgezeichnete Temperaturcharakteristik aufweist und kein Blei erfordert, und der nicht teuer ist.
Es ist ein anderes Ziel der Ausführungsbeispiele, die engere Toleranz und die höhere Zuverlässigkeit eines Induktors der harzumhüllten Art mit Hilfe des obengenannten Ferrits zu verwirklichen und eine Umweltverschmutzung zu verhindern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die obengenannten Ziele durch jedes der folgenden Ausführungsbeispiele erreicht:
(1) Ein Ferrit, welcher einen Hauptbestandteil, mindestens Eisenoxid und Nickeloxid enthaltend, einen Zusatzstoff, mindestens eines von Wismutoxid, Vanadiumoxid, Phosphoroxid und Boroxid enthaltend, einen ersten Hilfsstoff, Siliziumoxid enthaltend, und einen zweiten Hilfsstoff, mindestens eines von Magnesiumoxid, Calciumoxid, Bariumoxid und Strontiumoxid enthaltend, enthält,
worin der Gehalt des Zusatzstoffes basierend auf dem Hauptbestandteil 0,5 bis 15 Gew.-%, der Gehalt des ersten Hilfsstoffes basierend auf dem Hauptbestandteil 0,1 bis 10 Gew.-% und der Gehalt des zweiten Hilfsstoffes basierend auf dem Hauptbestandteil 0,1 bis 10 Gew.-% beträgt, vorausgesetzt, daß das Eisenoxid als Fe&sub2;O&sub3; aufgefaßt wird, daß das Nickeloxid als NiO aufgefaßt wird, daß das Wismutoxid als Bi&sub2;O&sub3; aufgefaßt wird, daß das Vanadiumoxid als V&sub2;O&sub5; aufgefaßt wird, daß das Phosphoroxid als P&sub2;O&sub5; aufgefaßt wird, daß das Boroxid als B&sub2;O&sub3; aufgefaßt wird, daß das Siliziumoxid als SiO&sub2; aufgefaßt wird, daß das Magnesiumoxid als MgO aufgefaßt wird, daß das Calciumoxid als CaO aufgefaßt wird, daß das Bariumoxid als BaO aufgefaßt wird und weiterhin daß das Strontiumoxid als SrO aufgefaßt wird.
(2) Im obengenannten Ferrit (1) sind das Siliziumoxid als der erste Hilfsstoff und das Magnesiumoxid als der zweite Hilfsstoff als ein Talk [Mg&sub3;Si&sub4;O&sub1;&sub0;(OH)&sub2;] in einem Betrag von 0,5 bis 8 Gew.-% basierend auf dem Hauptbestandteil enthalten.
(3) Im obengenannten Ferrit (1) oder (2) ist der Ferrit ein Ni- Cu-Zn-System-Ferrit.
(4) In jedem der obengenannten Ferrite (1) bis (3) liegt das Induktanzänderungsverhältnis innerhalb ±5%, wenn ein Druck von 1 t/cm² aufgebracht wird.
(5) In jedem der obengenannten Ferrite (1) bis (4) liegt der relative Temperaturkoeffizient der Anfangspermeabilität in einem Temperaturbereich von -20 bis +60ºC innerhalb ±20 ppm/ºC.
(6) Im obengenannten Ferrit (1) oder (2) ist der Ferrit ein Ni- Cu-System-Ferrit.
(7) Im obengenannten Ferrit (6) liegt das Induktanzänderungsverhältnis innerhalb ±5%, wenn ein Druck von 0,5 t/cm² aufgebracht wird.
(8) Im obengenannten Ferrit (6) oder (7) liegt der relative Temperaturkoeffizient der Anfangspermeabilität in einem Temperaturbereich von -20 bis +60ºC innerhalb ±20 ppm/ºC.
(9) Ein Induktor, der einen Kern umfaßt, der aus einem der obengenannten Ferrite (1) bis (8) gebildet ist, wobei der Kern harzumhüllt ist.

In den beigefügten Zeichnungen:

Ist Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Aufbaubeispiels eines Chipinduktors, für welchen der Ferrit der vorliegenden Erfindung angewendet ist.
Der Ferrit der vorliegenden Erfindung enthält einen Hauptbestandteil, einen Zusatzstoff, einen ersten Hilfsstoff und einen zweiten Hilfsstoff. Der Hauptbestandteil enthält mindestens Eisenoxid und Nickeloxid. Der Zusatzstoff enthält eines oder mindestens zwei Substanzen wie Wismutoxid, Vanadiumoxid, Phosphoroxid und Boroxid. Der erste Hilfsstoff enthält Siliziumoxid. Der zweite Hilfsstoff enthält eines oder mindestens zwei Substanzen wie Magnesiumoxid, Calciumoxid Bariumoxid und Strontiumoxid. Die Gehalte der obengenannten Bestandteile sind wie folgt. Der Gehalt des Zusatzstoffes basierend auf dem Hauptbestandteil beträgt 0,5 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 5 Gew.-%, der Gehalt des ersten. Hilfsstoffes basierend auf dem Hauptbestandteil beträgt 0,1 bis 10 Gew.-% und der Gehalt des zweiten Hilfsstoffes basierend auf dem Hauptbestandteil beträgt 0,1 bis 10 Gew.-%. Die obengenannten Gehalte beziehen sich auf die Gehalte, die erhalten werden, wenn das Eisenoxid als Fe&sub2;O&sub3; aufgefaßt wird, wenn das Nickeloxid als NiO aufgefaßt wird, wenn das Wismutoxid als Bi&sub2;O&sub3; aufgefaßt wird, wenn das Vanadiumoxid als V&sub2;O&sub5; aufgefaßt wird, wenn das Phosphoroxid als P&sub2;O&sub5; aufgefaßt wird, wenn das Boroxid als B&sub2;O&sub3; aufgefaßt wird, wenn das Siliziumoxid als SiO&sub2; aufgefaßt wird, wenn das Magnesiumoxid als MgO aufgefaßt wird, wenn das Calciumoxid als CaO aufgefaßt wird, wenn das Bariumoxid als BaO aufgefaßt wird und weiterhin wenn das Strontiumoxid als SrO aufgefaßt wird.
Wenn der Gehalt jedes Bestandteils im obengenannten entsprechenden Bereich eingehalten wird, kann ein Ferrit im Gleichgewicht der Anfangspermeabilität, der Temperaturcharakteristik und der Antispannungseigenschaften sehr wohl verbessert werden, ohne Blei einzuschließen, das einen schädlichen Einfluß auf die Umwelt hat.
Insbesondere ist der obengenannte Zusatzstoff feucht und in einer Kerngrenze verteilt, so daß ein Ferrit besonders bei den Antispannungseigenschaften verbessert wird. Weiterhin verbessert sich bei einer Erhöhung des Gehaltes des obengenannten Zusatzstoffes die Auswirkung auf eine Verbesserung der Temperaturcharakteristik. Wenn der Gehalt des Zusatzstoffes weniger als 0,5 Gew.-% beträgt, wird fast keine Auswirkung auf die Verbesserung der Antispannungseigenschaften erhalten, und die Temperaturcharakteristik verschlechtert sich. Wenn der Gehalt des Zusatzstoffes mehr als 15 Gew.-% beträgt, verändert sich ein Ferrit in der Charakteristik und in den Eigenschaften, und ein gesinterter Körper kann während der Sinterung Zusatzstoff austreten lassen, so daß ein Kernmaterial mit einem anderen verschmolzen werden kann, oder daß Sinterungswerkzeuge wie z. B. ein Einsteller verunreinigt werden können.
Die Temperaturcharakteristik kann durch Einschluß des ersten Hilfsstoffes verbessert werden. Wenn der Gehalt des ersten Hilfsstoffes weniger als 0,1 Gew.-% beträgt, wird fast keine Auswirkung auf die Verbesserung der Temperaturcharakteristik erreicht. Wenn der Gehalt des ersten Hilfsstoffes 10 Gew.-% übersteigt, nimmt die Anfangspermeabilität extrem ab.
Wenn der zweite Hilfsstoff zusätzlich zum ersten Hilfsstoff eingeschlossen wird, werden die Temperaturcharakteristik und die Antispannungseigenschaften weiter verbessert, und die Auswirkung auf die Verbesserung ist verglichen mit einem Fall, in dem nur Siliziumoxid eingeschlossen wird, bemerkenswert. Wenn der Gehalt des zweiten Hilfsstoffes weniger als 0,1 Gew.-% beträgt, wird fast keine Auswirkung auf die Verbesserung der Temperaturcharakteristik erreicht. Wenn der Gehalt des zweiten Hilfsstoffes 10 Gew.-% übersteigt, nimmt die Anfangspermeabilität ui sehr stark ab.
Siliziumoxid als ein erster Hilfsstoff und Magnesiumoxid als ein zweiter Hilfsstoff können gleichzeitig in der Form von Talk [im allgemeinen dargestellt durch Mg&sub3;Si&sub4;O&sub1;&sub0;(OH)&sub2;] hinzugefügt werden. In diesem Fall beträgt der Gehalt dieser Bestandteile als Mg&sub3;Si&sub4;O&sub1;&sub0;(OH)&sub2; basierend auf dem Hauptbestandteil 0,5 bis 8 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 5 Gew.-%. Wenn die obengenannten Bestandteile in der Form von Talk hinzugefügt werden, können die Temperaturcharakteristik und die Antispannungseigenschaften durch Hinzufügung eines kleinen Betrages davon verbessert werden, so daß die Anfangspermeabilität nicht abnimmt und auch der Q-Faktor nicht abnimmt. Wenn der Gehalt des Talks weniger als 0,5 Gew.-% beträgt, wird fast keine Auswirkung auf die Verbesserung der Temperaturcharakteristik usw. erhalten. Wenn der Gehalt des Talks 8 Gew.-% übersteigt, nimmt die Anfangspermeabilität ui sehr stark ab.
Der Ferrit der vorliegenden Erfindung kann hervorragende Antispannungseigenschaften, Temperaturcharakteristik usw. verwirklichen, ohne Blei zu enthalten. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht eine, welche ohne weiteres einen Bleibestandteil ausschließt, und Blei kann als PbO in einem Betrag von ungefähr 0,5 bis 10 Gew.-% enthalten sein.
Der Ferrit der vorliegenden Erfindung kann eine hervorragende Charakteristik und hervorragende Eigenschaften aufweisen, indem er den obengenannten Zusatzstoff und die obengenannten Hilfsstoffe in Kombination enthält, ohne Kobaltoxid zu enthalten. Wenn Kobaltoxid hinzugefügt wird, verschlechtern sich die Antispannungseigenschaften und die Temperaturcharakteristik im Gegensatz dazu. Aus diesem Grund wird es vorgezogen, kein Kobaltoxid hinzuzufügen. Es kann jedoch hinzugefügt werden, wenn es erforderlich ist (zum Beispiel, um Q eines Ni-Cu-System-Ferrits in einem Hochfrequenzbereich zu erhöhen). Aber sogar in diesem Fall beträgt jedoch der Gehalt von Kobaltoxid basierend auf dem Hauptbestandteil vorzugsweise 0,09 Gew.-% oder weniger als CoO.
Während der Ferrit der vorliegenden Erfindung ein Ferrit sein kann, der mindestens Eisenoxid und Nickeloxid als Hauptbestandteil enthält, handelt es sich insbesondere um einen Ni-Cu-Zn- System-Ferrit oder einen Ni-Cu-System-Ferrit. Wenn der Ferrit ein Ni-Cu-Zn-System-Ferrit ist, enthält der Hauptbestandteil davon Kupferoxid und Zinkoxid zusätzlich zu den obengenannten Oxiden. Wenn das Kupferoxid und das Zinkoxid als CuO beziehungsweise als ZnO aufgefaßt werden, sind die Gehalte des Hauptbestandteils vorzugsweise wie folgt.
Fe&sub2;O&sub3;: 30 bis 50 Mol%
NiO: 15 bis 40 Mol%
CuO: 0,5 bis 15 Mol%
ZnO: 1 bis 30 Mol%
Weiterhin sind, wenn der Ferrit ein Ni-Cu-System-Ferrit ist, die Gehalte des Hauptbestandteils davon vorzugsweise wie folgt.
Fe&sub2;O&sub3;: 30 bis 50 Mol%
CuO: 0,5 bis 10 Mol%
NiO: der Rest
Der Ni-Cu-System-Ferrit weist ein hohes Q bei einer hohen Frequenz auf.
Im Ferrit der vorliegenden Erfindung kann der relative Temperaturkoeffizient αuir der Anfangspermeabilität ui verringert sein. Der relative Temperaturkoeffizient αuir ist ein Wert, der ein Änderungsverhältnis der Anfangspermeabilität zwischen zwei Temperaturen zeigt. Zum Beispiel wird, wenn die Anfangspermeabilität bei einer Temperatur T&sub1; ui&sub1; ist, und wenn die Anfangspermeabilität bei einer Temperatur T&sub2; ui&sub2; ist, αuir durch die folgende Gleichung ausgedrückt:
Im Ferrit der vorliegenden Erfindung, insbesondere im Ni-Cu-Zn- System-Ferrit der vorliegenden Erfindung kann αuir zwischen - 20ºC und +60ºC auf innerhalb ±10 ppm/ºC verringert werden, und er kann auch auf innerhalb ±5 ppm/ºC verringert werden. Wenn αuir klein ist, wird die Anfangspermeabilität durch die Temperatur nicht sehr stark beeinflußt, so daß eine Maschine und eine Vorrichtung, die den Ferrit verwenden, in ihrer Leistung in Abnützungsumfeldern und in ihrer Verläßlichkeit verbessert werden. Andererseits kann, während das αuir eines Ni- Cu-System-Ferrits verglichen mit einem Ni-Cu-Zn-System-Ferrit groß ist, das αuir des Ni-Cu-System-Ferrits zwischen -20ºC und +60ºC auf innerhalb ±20 ppm/ºC verringert werden, indem die vorliegende Erfindung darauf angewandt wird. Im allgemeinen ist die Frequenz für die Messung der Anfangspermeabilität auf 100 kHz festgesetzt.
Der Ferrit der vorliegenden Erfindung, insbesondere der Ni-Cu- Zn-System-Ferrit der vorliegenden Erfindung besitzt ausgezeichnete Antispannungseigenschaften. Das heißt, die Induktanzänderung ist klein, wenn von einer äußeren Kraft eine Spannung hervorgerufen wird. Zum Beispiel kann das Induktanzänderungsverhältnis ΔL/L unter einem uniaxialen Druck von 1 t/cm² auf innerhalb ±5% eingestellt werden, und es kann auch auf ±3% eingestellt werden. Das obengenannte L bezieht sich auf eine Induktanz bevor ein Druck aufgebracht wird, und ΔL bezieht sich auf eine Quantität einer Änderung, die durch die Aufbringung eines Drucks hervorgerufen wird, d. h. einen Wert, der durch den Abzug einer Induktanz vor dem Aufbringen eines Drucks von einer Induktanz während dem Aufbringen des Drucks erhalten wurde. Während ein Ni-Cu-Syatem-Ferrit im Vergleich zu einem Ni-Cu-Zn-System-Ferrit arm an Antispannungseigenschaften ist, kann das Induktanzänderungsverhältnis ΔL/L des Ni-Cu-System- Ferrits unter einem uniaxialen Druck von 0,5 t/cm² auf innerhalb ±5%, auch auf innerhalb ±3% eingestellt werden, indem die vorliegende Erfindung darauf angewandt wird. Da der Ferrit der vorliegenden Erfindung, wie oben erklärt wurde, hervorragende Antispannungseigenschaften aufweist, kann die Intuktanzänderung, die durch Harzumhüllung hervorgerufen wird, verringert werden, und es können sehr genaue elektronische Maschinen und Vorrichtungen erhalten werden.
Der Ferrit der vorliegenden Erfindung wird zu einem Kernmaterial geformt und verarbeitet, das eine vorherbestimmte Form aufweist, gefolgt von der Wicklung einer erforderlichen Verdrahtung und dann durch die Harzumhüllung, und das auf diese Weise hergestellte Teil wird als ein fester Induktor, ein Chipinduktor und ähnliches in verschiedenen elektrischen Maschinen und Vorrichtungen wie z. B. einem Fernsehapparat, einem Videoaufzeichnungsgerät und einer mobilen Kommunikationsmaschine oder -vorrichtung, z. B. einem mobilen Telefon oder einem Autotelefon verwendet. Während die Form des Kerns nicht besonders beschränkt ist, ist ein Beispiel davon ein trommelartiger Kern, dessen äußerer Durchmesser und dessen Länge beide 2 mm oder weniger betragen (z. B. 1,8 mm · 1,5 mm).
Das Harz, das als Umhüllungsmaterial (Bedeckungsmaterial) verwendet wird, ist nicht besonders begrenzt. Beispiele des Harzes umfassen thermoplastische Harze und wärmehärtbare Harze, und spezifische Beispiele davon umfassen Polyolefin, Polyester, Polyamid, Polykarbonat, Polyurethan, ein Phenolharz, ein Harnstoffharz und ein Epoxyharz. Das Umhüllungsmaterial kann mit Hilfe eines Tauchbades, von Aufbringen, Sprühen oder ähnlichem geformt werden. Spritzgießen oder Formgießen kann ebenfalls verwendet werden.
Ein typisches Beispiel für einen Chipinduktor, für den der Ferrit der vorliegenden Erfindung angewandt wird, wird unter Hinweis auf die Zeichnungen erklärt.
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, die ein Aufbaubeispiel eines Chipinduktors zeigt, für den der Ferrit der vorliegenden Erfindung angewendet ist. Der Chipinduktor, der als ein Aufbaubeispiel gezeigt wird, verwendet den Ferrit der vorliegenden Erfindung und weist einen Kern 1 auf, der in jedem Ende einen Kragen mit einem großen Durchmesser, eine Wicklung 2, die um einen Körper des Kerns 1 gewickelt ist, eine Endelektrode 6 zur Verbindung eines Endes der Wicklung 2 mit einem äußeren elektrischen Stromkreis und zur Befestigung des Kerns 1 innerhalb eines Harzes (Umhüllungsmaterial) und ein Umhüllungsmaterial 5 umfaßt, das so vorgesehen ist, daß es das Äußere dieser bedeckt.
Der Aufbau des Chipinduktors ist nicht auf das gezeigte Beispiel beschränkt und kann verschiedene Ausführungsbeispiele aufweisen. Zum Beispiel kann er eine Anordnung aufweisen, in der ein Bleidraht von einem mittleren Teil einer zylindrischen Achse des Kerns in der axialen Richtung verbunden ist, und er kann auch eine Anordnung aufweisen, in der ein Kernelement, das durch Versehen des Kerns mit einer Verdrahtung, einem Bleidraht usw. geformt ist, in ein kastenförmiges Harzgehäuse eingeführt wird und ein Öffnungsabschnitt mit einem Umhüllungsmaterial versiegelt ist.
Das Verfahren zur Herstellung des Ferrits der vorliegenden Erfindung wird im folgenden erläutert.
Zunächst werden Rohstoffe für den Hauptbestandteil und Rohstoffe für den Zusatzstoff gemischt. Als Rohstoffe für den Hauptbestandteil werden Eisenoxid (α-Fe&sub2;O&sub3;) und Nickeloxid verwendet, und Kupferoxid, Zinkoxid usw. werden wie erforderlich verwendet. Als Rohstoffe für den Zusatzstoff werden diejenigen Oxide verwendet, die für den Zusatzstoff angegeben sind, oder verschiedene Verbindungen, die den obengenannten Zusatzstoff bilden, indem sie kalziniert werden. Vorzugsweise werden die Oxide verwendet, und es wird besonders bevorzugt, die obengenannten Oxide zu verwenden, die mit Bezug auf die Erklärung der Berechnung der Gehalte davon angegeben sind. An dieser Stelle können Rohstoffe für den ersten Hilfsstoff und den zweiten Hilfsstoff mit den Rohstoffen für den Hauptbestandteil und den Rohstoffen für den Zusatzstoff gemischt werden. Als Rohstoffe für die Hilfsstofe können die obengenannten Oxide verwendet werden. Diese Rohstoffe werden gemischt, um so die vorhergenannten Gehalte als Endzusammensetzung zu erhalten.
Dann wird die Mischung, die oben vorbereitet wurde, kalziniert. Die Kalzinierung kann in einer oxidativen Umgebung, im allgemeinen in Luft, ausgeführt werden. Vorzugsweise beträgt die Kalzinierungstemperatur zwischen 800ºC und 1.000ºC, und die Kalzinierungszeit beträgt 1 bis 3 Stunden.
Dann wird das erhaltene kalzinierte Produkt mit einer Kugelmühle oder ähnlichem auf eine vorherbestimmte Größe zerkleinert. Während der Zerkleinerung können der Rohstoff für den ersten Hilfsstoff und die Rohstoffe für den zweiten Hilfsstoff hinzugefügt werden. Weiter kann ein Teil der Rohstoffe für die Hilfsstoffe vor der Kalzinierung hinzugefügt werden, und der Rest davon kann nach der Kalzinierung hinzugefügt werden.
Das obengenannte zerkleinerte kalzinierte Produkt wird durch Zugabe einer geeigneten Menge eines geeigneten Bindemittels wie z. B. Polyvinylalkohol in eine gewünschte Form gebracht.
Dann wird der so erhaltene geformte Körper gebrannt. Das Brennen kann in einer oxidativen Umgebung, im allgemeinen in Luft, durchgeführt werden. Vorzugsweise beträgt die Brenntemperatur ungefähr zwischen 950ºC und 1.100ºC, und der Brennzeitraum beträgt 2 bis 5 Stunden.

Beispiel 1 (Ni-Cu-Zn-System-Ferrit)

Als Rohstoffe wurden gemischte Pulver hergestellt, die Fe&sub2;O&sub3;, NiO, CuO, ZnO in einem Fe&sub2;O&sub3; : NiO : CuO : ZnO-Molverhältnis von 48 : 10 : 4 : 18 und Pulver von Bi&sub2;O&sub3;, V&sub2;O&sub5;, P&sub2;O&sub5;, SiO&sub2;, MgO, CaO, BaO und einen Talk [Mg&sub3;Si&sub4;O&sub1;&sub0;(OH)&sub2;] enthalten. Diese Pulver als Rohstoffe wurden gewogen, um Gehalte zu erhalten, die in Tabelle 1 gezeigt werden und in einer Kugelmühle 5 Stunden lang gemischt. In Tabelle 1 basieren die Gehalte des Zusatzstoffes, des ersten Hilfsstoffes, des zweiten Hilfsstoffes und des Talks auf dem Gehalt des Hauptbestandteils.
Die obenerwähnte Mischung wurde in Luft bei 900ºC 2 Stunden lang kalziniert, und dann wurde das kalzinierte Produkt 20 Stunden lang in einer Kugelmühle gemischt und zerkleinert. Das zerkleinerte Produkt wurde getrocknet, und 1,0 Gew.-% Polyvinylalkohol wurde hinzugefügt. Dann wurde die resultierende Mischung unter einem Druck von 1 t/cm² geformt, um einen Körper von rechtwinkliger Gestalt, der die Abmessungen 35 mm · 7 mm · 7 mm aufweist, und einen Körper mit toroidaler Gestalt zu erhalten, der einen äußeren Durchmesser von 20 mm, einen inneren Durchmesser von 10 mm und eine Höhe von 5 mm aufweist. Diese geformten Körper wurden 2 Stunden lang in Luft bei einer Temperatur, die in Tabelle 1 gezeigt wird, gebrannt, um eine rechtwinklige Kernprobe und eine toroidale Kernprobe zu erhalten, die beide aus dem Ferrit geformt sind.
Ein Draht wurde um den mittleren Abschnitt der rechtwinkligen Kernprobe gewickelt, um 20 Wicklungen zu bilden, und eine uniaxiale Druckkraft wurde bei einem gleichbleibenden Betrag darauf ausgeübt. In diesem Fall wurden die Induktanzwerte ständig mit einem LCR-Messer gemessen, und ein Induktanzänderungsverhältnis wurde auf der Grundlage der Meßwerte berechnet. Tabelle 1 zeigt das Induktanzänderungsverhältnis ΔL/L, wenn ein uniaxialer Druck von 1 t/cm² aufgebracht wird.
Weiterhin wurde ein Draht um die toroidale Kernprobe gewickelt, um 20 Wicklungen zu bilden. Dann wurden die Induktanzwerte usw. mit einem LCR-Messer gemessen, und ein relativer Temperaturkoeffizient (αuir) zwischen -20ºC und +60ºC und eine Anfangspermeabilität (ui) bei 100 kHz wurden festgestellt. Zusätzlich wurden Drähte um einige Proben gewickelt, um jeweils 3 Wicklungen zu bilden, und Q (Q&sub1;&sub0;) wurde bei 10 MHz festgestellt. Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse. Tabelle 1 (Ni-Cu-Zn-System-Ferrit)
* Eigenschäfts- oder Charakteristikwert außerhalb des bevorzugten Bereichs
** Vergleichend
Wie in Tabelle 1 deutlich gezeigt wird, zeigten die Proben der vorliegenden Erfindung ausgezeichnete Werte sowohl der Antispannungseigenschaften als auch der Temperaturcharakteristik bezüglich der Vergleichsbeispiele.
Weiterhin wurden, wenn 1 bis 10 Gew.-% SrO als ein zweiter Hilfsstoff eingeschlossen wurde, auch Ergebnisse erhalten, die fast dieselben als diejenigen der Proben der vorliegenden Erfindung waren, die in Tabelle 1 gezeigt wurden. Außerdem wurden, wenn B&sub2;O&sub3; als Zusatzstoff verwendet wurde, auch Ergebnisse erhalten, die fast dieselben wie diejenigen der Proben der vorliegenden Erfindung waren, die in Tabelle 1 gezeigt wurden.

Beispiel 2 (Ni-Cu-System-Ferrit)

Ni-Cu-System-Ferrite, die Gehalte aufweisen, die in Tabelle 2 gezeigt werden, wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Brenntemperatur durch diejenigen verändert wurde, die in Tabelle 2 gezeigt werden. Außerdem betrug das Molverhältnis der Oxide im Hauptbestandteil Nr. 201 Fe&sub2;O&sub3; : NiO : CuO = 48,5 : 49,5 : 2, und diejenigen von anderen Beispielen betrugen Fe&sub2;O&sub3; : NiO : CuO = 49 : 49 : 2.
Diese Proben wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 gemessen. Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse. In Tabelle 2 beziehen sich jedoch die Induktanzänderungsverhältnisse ΔL0,5/L auf Werte, die durch Aufbringen eines uniaxialen Drucks von 0,5 t/cm² erhalten wurden, und Q&sub1;&sub0;&sub0; bezieht sich auf Q bei 100 MHz. Tabelle 2 (Ni-Cu-System-Ferrit)
* Eigenschafts- oder Charakteristikwert außerhalb des bevorzugten Bereichs
Tabelle 2 zeigt, daß der Ni-Cu-System-Ferrit auch die Auswirkungen des vorliegenden Erfindung verwirklicht.
Der Ferrit der vorliegenden Erfindung verwirklicht eine hohe Anfangspermeabilität, hervorragende Antispannungseigenschaften und eine hervorragende Temperaturcharakteristik, ohne Blei zu verwenden. Wenn daher der Ferrit der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wird ein Induktor der harzumhüllten Art verwirklicht, der eine enge Toleranz und eine hohe Zuverlässigkeit aufweist, und der keine Umweltverschmutzung für die Ausführungsbeispiele davon verursacht.

Claims

1. Ferrit, welcher einen Hauptbestandteil, mindestens Eisenoxid und Nickeloxid enthaltend, einen Zusatzstoff, mindestens eines von Wismutoxid, Vanadiumoxid, Phosphoroxid und Boroxid enthaltend, einen ersten Hilfsstoff, Siliciumoxid enthaltend, und einen zweiten Hilfsstoff, mindestens eines von Magnesiumoxid, Calciumoxid, Bariumoxid und Strontiumoxid enthaltend, enthält,

worin der Gehalt des Zusatzstoffes basierend auf dem Hauptbestandteil 0,5 bis 15 Gew.-% beträgt, der Gehalt des ersten Hilfsstoffs basierend auf dem Hauptbestandteil 0,1 bis 10 Gew.-% beträgt und der Gehalt des zweiten Hilfsstoffs basierend auf dem Hauptbestandteil 0,1 bis 10 Gew.-% beträgt, vorausgesetzt, daß das Eisenoxid al. s Fe&sub2;O&sub3; aufgefaßt wird, daß das Nickeloxid als NiO aufgefaßt wird, daß das Wismutoxid als Bi&sub2;O&sub3; aufgefaßt wird, daß das Vanadiumoxid als 1405 aufgefaßt wird, daß das Phosphoroxid als P&sub2;O&sub5; aufgefaßt wird, daß das Boroxid als B&sub2;O&sub3; aufgefaßt wird, daß das Siliciumoxid als SiO&sub2; aufgefaßt wird, daß das Magnesiumoxid als MgO aufgefaßt wird, daß das Calciumoxid als CaO aufgefaßt wird, daß das Bariumoxid als HaO aufgefaßt wird und weiterhin daß das Strontiumoxid als SrO aufgefaßt wird.

2. Ferrit nach Anspruch 1, worin das Siliciumoxid als der erste Hilfsstoff und das Magnesiumoxid als der zweite Hilfsstoff enthalten sind als ein Talk [Mg&sub3;Si&sub4;O&sub1;&sub0;(OH)&sub2;] in einem Betrag von 0,5 bis 8 Gew.-% basierend auf dem Hauptbestandteil.

3. Ferrit nach Anspruch 1 oder 2, worin der Ferrit ein Ni-Cu-Zn-System-Ferrit ist.

4. Ferrit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin der Ferrit ein Induktanzänderungsverhältnis von innerhalb ±5% aufweist, wenn ein Druck von 1 t/cm² aufgebracht wird.

5. Ferrit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin der Ferrit einen relativen Temperaturkoeffizienten der Anfangspermeabilität von innerhalb ±10 ppm/ºC in einem Temperaturbereich von -20 bis ±60ºC aufweist.

6. Ferrit nach Anspruch 1 oder 2, worin der Ferrit ein Ni-Cu-System-Ferrit ist.

7. Ferrit nach Anspruch 6, worin der Ferrit ein Induktanzänderungsverhältnis von innerhalb ±5% aufweist, wenn ein Druck von 0,5 t/cm² aufgebracht wird.

8. Ferrit nach Anspruch 6 oder 7, worin der Ferrit einen relativen Temperaturkoeffizienten der Anfangspermeabilität von innerhalb ±20 ppm/ºC in einem Temperaturbereich von -20 bis +60ºC aufweist.

9. Induktor mit einem Kern gebildet nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Kern harzumhüllt ist.