JP2001348226A - 磁性フェライト材料 - Google Patents
磁性フェライト材料Info
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Abstract
値が大きく、機械的強度が高く、圧縮応力に対してイン
ダクタンス変化が少なく、かつ、安価な磁性フェライト
材料を提供する。 【解決手段】 主成分として酸化鉄をFe2O3換算で4
0〜46モル%の範囲、酸化亜鉛をZnO換算で25.
1〜30モル%の範囲、酸化ニッケルをNiO換算で1
0〜25モル%の範囲、残部として酸化銅をそれぞれ含
有し、主成分に対して副成分として酸化ビスマスをBi
2O3換算で2重量%未満の範囲、酸化コバルトをCo3
O4換算で0.1重量%以下の範囲で含有する磁性フェ
ライト材料とする。
Description
に係り、特にインダクタ素子として用いられる磁性フェ
ライト材料に関する。
ば、NiCuZn系フェライト、NiCu系フェライ
ト、Ni系フェライト)は、インダクタ素子として広く
用いられている。一方、近年の情報通信分野や高周波分
野の急速な展開の中で、インダクタ素子に対する性能向
上の要請が高まっている。
磁率の温度変化が緩やかなこと、品質係数であるQ値が
使用周波数帯域で大きいことが望まれる。さらに、品質
補償上の問題から、機械的強度(例えば、曲げ強度等)
も十分であることが望まれる。
子では、磁性フェライト材料を樹脂にモールドするが、
樹脂硬化時に磁性フェライト材料に圧縮応力が生じる。
磁性フェライト材料は圧縮応力の大きさに応じてインダ
クタンス値が変化するため、樹脂モールドタイプのイン
ダクタ素子では、圧縮応力に対してインダクタンス変化
の少ない磁性フェライト材料が望まれている。
−325056号、特開平9−295862号、特開平
5−326243号等には、酸化コバルトを添加するこ
とにより、透磁率の温度変化が緩やかになること、Q値
が向上すること等が開示されている。
材料における酸化コバルトの添加量は、主成分の1重量
%以上と比較的多いものである。しかし、酸化コバルト
は非常に高価な材料であり、インダクタ素子の製造コス
ト低減に支障を来たしていた。このため、酸化コバルト
を含有しない、もしくは、酸化コバルト含有が少なくて
も、透磁率の温度変化が緩やかで、Q値が大きく、機械
的強度が高く、インダクタンス変化の少ない磁性フェラ
イト材料が望まれている。
と、機械的強度を高くすることを目的として、酸化ビス
マスを添加する場合もあるが、酸化ビスマス添加により
粒成長が進むことにより、品質係数であるQ値が減少す
るという問題があった。この問題を解消するために、高
融点の副成分を含有させることにより粒成長を抑制する
ことが行なわれたが、この副成分の添加によりQ値が減
少するという問題が生じた。
れたものであり、透磁率の温度変化が緩やかなものであ
り、Q値が大きく、機械的強度が高く、圧縮応力に対し
てインダクタンス変化が少なく、かつ、安価な磁性フェ
ライト材料を提供することを目的とする。
るために、本発明の磁性フェライト材料は、酸化鉄、酸
化亜鉛、酸化ニッケルおよび酸化銅を主成分とする磁性
フェライト材料であって、酸化鉄の含有量がFe2O3換
算で40〜46モル%の範囲、酸化亜鉛の含有量がZn
O換算で25.1〜30モル%の範囲、酸化ニッケルの
含有量がNiO換算で10〜25モル%の範囲、およ
び、残部酸化銅を含有し、主成分に対して副成分として
酸化ビスマスをBi2O3換算で2重量%未満の範囲、酸
化コバルトをCo3O4換算で0.1重量%以下の範囲で
含有するような構成とした。
透磁率の相対温度係数の絶対値が5(ppm/℃)以下
であるような構成とした。また、本発明の磁性フェライ
ト材料は、周波数1MHzにおけるQ値が100以上で
あるような構成とした。
主成分に対して副成分としてタルクを0〜2重量%の範
囲で含有するような構成とした。
て説明する。本発明は、NiCuZn系の磁性フェライ
ト材料の主成分である酸化鉄、酸化亜鉛、酸化ニッケ
ル、酸化銅の含有量、および、副成分として添加する酸
化ビスマスと酸化コバルトの含有量を検討した結果、含
有量の所定の範囲において透磁率の温度変化が緩やか
で、品質係数であるQ値が大きく、機械的強度が高く、
応力に対するインダクタンス変化の少ない磁性フェライ
ト材料を得ることができた。
は、酸化鉄の含有量がFe2O3換算で40〜46モル%
の範囲、酸化亜鉛の含有量がZnO換算で25.1〜3
0モル%の範囲、酸化ニッケルの含有量がNiO換算で
10〜25モル%の範囲であり、残部は酸化銅を含有
(好ましくはCuO 換算で0.5〜15モル%の範
囲)し、この主成分に対して副成分として酸化ビスマス
をBi2O3換算で2重量%未満(好ましくは0.05重
量%以上2重量%未満)の範囲、酸化コバルトをCo 3
O4換算で0.1重量%以下(好ましくは0.01〜
0.1重量%)の範囲で含有するものである。
は、初透磁率μiの相対温度係数αμirの絶対値が小さ
いものであり、また、周波数1MHzにおけるQ値が1
00以上である。
間での初透磁率の変化率を表す値であり、例えば、温度
T1のときの初透磁率μi1とし、温度T2のときの初透磁
率μi2としたとき、温度範囲T1〜T2における相対温度
係数αμirは、下記式で表される。 αμir=[(μi2−μi1)/μi1 2]×[1/(T2−T
1)]
0℃における初透磁率μiの相対温度係数αμirの絶対
値を5(ppm/℃)以下することができる。このよう
に相対温度係数αμirが小さいと、初透磁率が温度によ
る影響を受けにくくなり、インダクタ素子に使用した場
合、信頼性が向上する。
る酸化鉄の含有量が上記の範囲(40〜46モル%)か
ら外れると、品質係数であるQ値の最大値が1MHz付
近に存在しないこととなり、1MHz付近におけるQ値
が低下することになり好ましくない。そして、このQ値
を改善するために、酸化コバルトの必要含有量が増大す
ることになり、製造コストの面からも好ましくない。
記の範囲(25.1〜30モル%)から外れると、品質
係数であるQ値の最大値が1MHz付近に存在しないこ
ととなり、1MHz付近におけるQ値が低下することに
なり好ましくない。そして、このQ値を改善するために
酸化コバルトの必要含有量が増大することになり、製造
コストの面からも好ましくない。さらに、透磁率の温度
変化が激しくなり、これを抑制するために酸化コバルト
の必要含有量が増大し好ましくない。
量が上記の範囲(10〜25モル%)から外れると、キ
ュリー温度の低下、もしくは、透磁率の温度変化が激し
くなり好ましくない。また、品質係数であるQ値の最大
値が1MHz付近に存在しないこととなり、1MHz付
近におけるQ値が低下することになり好ましくない。
に対する含有量が2重量%以上であると、1MHz付近
におけるQ値が低下するとともに、透磁率の温度変化が
激しくなり好ましくない。一方、酸化ビスマスが含有さ
れない場合、機械的強度が著しく低下することになり好
ましくない。
分に対する含有量が0.1重量%を超える場合、1MH
z付近におけるQ値は大きいものとなるが、透磁率の温
度係数が増大してしまい好ましくない。一方、酸化コバ
ルトが含有されない場合、1MHz付近におけるQ値が
低下するとともに、透磁率の温度係数低下への顕著な効
果が得られない。
ビスマスおよび酸化コバルトの他に、機械的強度を向上
させ、外部応力に対する透磁率の変化を緩和することを
目的として、酸化ケイ素、酸化マグネシウムを添加して
もよい。また、酸化ケイ素と酸化マグネシウムの添加形
態として、タルクの形態で添加してもよい。この場合、
タルクの添加量は主成分に対して2重量%以下であり、
2重量%を超えると、1MHz付近におけるQ値が低下
してしまい、このQ値を改善するために酸化コバルトの
必要含有量が増大することになり好ましくない。
は、焼成後の組成が上記の範囲となるように酸化鉄、酸
化亜鉛、酸化ニッケル、酸化銅、酸化ビスマス、酸化コ
バルト、必要に応じてタルク、を含有した原材料を仮焼
成し、この仮焼成粉を所望の形状に形成して焼成(90
0〜1100℃)することにより製造することができ
る。
詳細に説明する。磁性フェライト材料の作製 まず、主成分としてFe2 O3 、ZnO、NiOおよび
CuOを下記の表1および表2に示される量比(モル
%)となるように秤量し、この主成分組成に対して、B
i2O3、Co3O4、タルクを表1および表2に示す量比
(重量%)となるように秤量した。次に、これらの原料
を鋼鉄製のボールミルで16時間湿式混合した。その
後、得られた混合粉を900℃で2時間仮焼し、この仮
焼成粉を鋼鉄製のボールミルにて16時間混合粉砕し
た。
ーとしてポリビニルアルコール8%水溶液を10重量%
添加して造粒した。こうして得られた顆粒から、1to
n/cm2の圧力で、電磁気特性評価用のサンプルであ
るトロイダル形状(外径20mm、内径10mm、高さ
5mm)、および、機械的強度評価用のサンプルである
角柱(幅5mm、厚さ4mm、長さ50mm)にプレス
成形した。次に、この成形体を空気雰囲気下で900〜
1100℃で2時間焼成して磁性フェライト材料(試料
1〜22)を得た。尚、最終組成を蛍光X線分光法によ
り測定したところ、配合組成に対応するものであった。
形状の各磁性フェライト材料にワイヤを20回巻線した
後、LCRメータ(ヒューレットパッカード社製HP4
192)にて100kHzにおける透磁率を測定し、下
記の式にて20〜60℃における相対温度係数αμirを
算出し、下記の表1および表2に示した。 αμir=[(μi2−μi1)/μi1 2]×[1/(T2−T
1)] (μi1=温度T1のときの初透磁率) (μi2=温度T2のときの初透磁率)
ロイダル形状の各磁性フェライト材料にワイヤを3回巻
線した後、LCRメータ(ヒューレットパッカード社製
HP4194A)にて1MHzにおけるQ値を測定し、
下記の表1および表2に示した。
ライト材料である試料1〜11は、主成分としてFe2
O3を40〜46モル%の範囲で含有し、ZnOを2
5.1〜30モル%の範囲で含有し、NiOを10〜2
5モル%の範囲で含有し、残部としてCuOをそれぞれ
含有し、副成分としてBi2O3を2重量%未満の範囲で
含有し、Co3O4を0.1重量%以下の範囲するもので
あり、初透磁率の相対温度係数αμirの絶対値が5(p
pm/℃)以下であり、1MHzにおけるQ値が100
以上であることが確認された。
20は、初透磁率の相対温度係数αμirの絶対値が5
(ppm/℃)以下であること、1MHzにおけるQ値
が100以上であること、の少なくとも一方が達成され
ないものであることが確認された。
温度係数αμirの絶対値が5(ppm/℃)以下であ
り、1MHzにおけるQ値が100以上であるが、下記
に示すように、機械的強度が不十分なものであった。
について、角柱形状サンプルを用い、アイコーエンジニ
アリング(株)製MODEL−1311DおよびMOD
EL−100を用いて3点曲げ強度を測定した。製造工
程上、および、耐衝撃性の点から強度は10kgf/m
m2(98N/mm2)以上であることが望ましく、測定
の結果、本発明の磁性フェライト材料である試料5は、
十分な強度[14kgf/mm2(137N/mm2)]
を有するものであるが、比較例である試料21の強度は
8.9kgf/mm2(87N/mm2)であり、試料2
2の強度は9.9kgf/mm2(97N/mm2)であ
り、共に強度が低いものであった。
主成分である酸化鉄、酸化亜鉛、酸化ニッケルおよび酸
化銅の含有量、ならびに、副成分である酸化ビスマスと
酸化コバルトの含有量を所定の範囲とすることにより、
透磁率の温度変化が緩やかであり、かつ、1MHzの周
波数帯域におけるQ値が大きく、さらに、機械的強度が
高く、応力に対するインダクタンス変化の少ない磁性フ
ェライト材料が得られ、また、透磁率の温度変化を緩や
かにし、Q値を向上させる目的で酸化コバルトを含有す
る従来の磁性フェライト材料に比べて、酸化コバルトの
含有量が格段に少ないため、安価な磁性フェライト材料
が可能となる。
Claims (4)
- 【請求項1】 酸化鉄、酸化亜鉛、酸化ニッケルおよび
酸化銅を主成分とする磁性フェライト材料であって、酸
化鉄の含有量がFe2O3換算で40〜46モル%の範
囲、酸化亜鉛の含有量がZnO換算で25.1〜30モ
ル%の範囲、酸化ニッケルの含有量がNiO換算で10
〜25モル%の範囲、および、残部酸化銅を含有し、主
成分に対して副成分として酸化ビスマスをBi2O3換算
で2重量%未満の範囲、酸化コバルトをCo3O4換算で
0.1重量%以下の範囲で含有することを特徴とする磁
性フェライト材料。 - 【請求項2】 初透磁率の相対温度係数の絶対値が5
(ppm/℃)以下であることを特徴とする請求項1に
記載の磁性フェライト材料。 - 【請求項3】 周波数1MHzにおけるQ値が100以
上であることを特徴とする請求項1または請求項2に記
載の磁性フェライト材料。 - 【請求項4】 主成分に対して副成分としてタルクを0
〜2重量%の範囲で含有することを特徴とする請求項1
乃至請求項3のいずれかに記載の磁性フェライト材料。
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-
2000
- 2000-06-05 JP JP2000166960A patent/JP3947343B2/ja not_active Expired - Lifetime
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