JP2002060224A - フェライト材料 - Google Patents
フェライト材料Info
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Abstract
縮応力に対するインダクタンス変化が少なく、温度変動
に伴う透磁率変化が緩やかなものであり、かつ、安価な
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
6.0〜49.0モル%の範囲、酸化銅をCuO換算で
4.0〜11.0モル%の範囲、酸化亜鉛をZnO換算
で30.1〜33.0モル%の範囲、残部として酸化ニ
ッケルをそれぞれ含有し、主成分に対して副成分として
酸化コバルトをCoO換算で0.005〜0.03重量
%の範囲、酸化ビスマスをBi2O3換算で0.1〜1.
0重量%の範囲、酸化ケイ素をSiO2換算で0.1〜
0.6重量%の範囲、酸化マグネシウムをMgO換算で
0.05〜1.0重量%の範囲で含有するフェライト材
料とした。
Description
ライト材料に係り、特に樹脂モールドタイプのフェライ
ト部品に用いられるフェライト材料に関する。
NiCuZn系フェライト、NiCu系フェライト、N
i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、樹脂モールドタイプのインダクタ素子
等に対する性能向上の要請が高まっている。
は、フェライト材料を樹脂にモールドするが、樹脂硬化
時にフェライト材料に圧縮応力が加わる。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、抗応力
特性に優れたフェライト材料が望まれている。また、イ
ンダクタ素子の性能向上においては、温度変動に伴う透
磁率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。
679716号公報、特開平5−326243号公報等
には、酸化コバルト、酸化ビスマス、酸化ケイ素を添加
したNiCuZn系フェライト材料が開示されている。
また、特開平1−103953号公報には、酸化ビスマ
スと酸化ケイ素を添加して耐熱衝撃性を向上させたNi
Zn系フェライト材料が開示され、特開平1−2281
08号公報には、酸化ケイ素、酸化マンガン、酸化ビス
マス、酸化マグネシウムを添加して応力緩和構造を備え
たNiCuZn系フェライト材料が開示されている。さ
らに、特開平4−323806号公報には、結晶組織の
平均粒径が20〜60μmである耐熱衝撃フェライト材
料が開示され、特開平8−325056号公報には、酸
化ケイ素を2.1〜10.0重量%添加したNiCuZ
n系フェライト材料が開示されている。
特許第2679716号公報および特開平5−3262
43号公報に開示されるNiCuZn系フェライト材料
は、酸化亜鉛含有量が2〜30モル%と少ないため、高
い初透磁率μiが得られないものであった。また、特開
平1−103953号公報に開示されるNiZn系フェ
ライト材料は、酸化コバルトの添加がないため、温度変
動に伴う透磁率変化が大きなものであり、特開平1−2
28108号公報に開示されるNiCuZn系フェライ
ト材料は、酸化ビスマスの添加量が0.1重量%以下と
少ないため、抗応力特性が充分なものではなかった。さ
らに、特開平4−323806号公報に開示された耐熱
衝撃フェライト材料は、結晶組織の平均粒径が20〜6
0μmと大きいため、温度変動に伴う透磁率変化が大き
なものであり、特開平8−325056号公報に開示さ
れるNiCuZn系フェライト材料は、酸化ケイ素の添
加量が多いため、温度変動に伴う透磁率変化が大きなも
のであった。このため、高い初透磁率をもち、抗応力特
性に優れ、温度係数の絶対値が低いフェライト材料が望
まれている。
れたものであり、高い初透磁率をもち、抗応力特性に優
れて圧縮応力に対するインダクタンス変化が少なく、透
磁率の温度変化が緩やかなものであり、かつ、安価なフ
ェライト材料を提供することを目的とする。
るために、本発明のフェライト材料は、酸化鉄、酸化
銅、酸化亜鉛および酸化ニッケルを主成分とするフェラ
イト材料であって、酸化鉄の含有量がFe2O3換算で4
6.0〜49.0モル%の範囲、酸化銅の含有量がCu
O換算で4.0〜11.0モル%の範囲、酸化亜鉛の含
有量がZnO換算で30.1〜33.0モル%の範囲、
および、残部酸化ニッケルを含有し、主成分に対して副
成分として酸化コバルトをCoO換算で0.005〜
0.03重量%の範囲、酸化ビスマスをBi2O3換算で
0.1〜0.5重量%の範囲、酸化ケイ素をSiO2換
算で0.1〜0.6重量%の範囲、酸化マグネシウムを
MgO換算で0.05〜1.0重量%の範囲で含有する
ような構成とした。
鉄、酸化銅、酸化亜鉛および酸化ニッケルを主成分とす
るフェライト材料であって、酸化鉄の含有量がFe2O3
換算で46.0〜49.0モル%の範囲、酸化銅の含有
量がCuO換算で4.0〜11.0モル%の範囲、酸化
亜鉛の含有量がZnO換算で30.1〜33.0モル%
の範囲、および、残部酸化ニッケルを含有し、主成分に
対して副成分として酸化コバルトをCoO換算で0.0
05〜0.03重量%の範囲、酸化ビスマスをBi2O3
換算で0.1〜0.5重量%の範囲、タルクを0.1〜
2.0重量%の範囲で含有するような構成とした。そし
て、上記フェライト材料は、周波数100kHzにおけ
る初透磁率が200以上であるような構成とした。
相対温度係数が±5(ppm/℃)以内であるような構
成とした。さらに、上記フェライト材料は、98MPa
の圧力で加圧したときのインダクタンスの変化率が±5
%以内であるような構成とした。
て説明する。本発明は、NiCuZn系のフェライト材
料の主成分である酸化鉄、酸化銅、酸化亜鉛および酸化
ニッケルの含有量、ならびに、副成分である酸化コバル
ト、酸化ビスマスと、酸化ケイ素および酸化マグネシウ
ム、あるいは、タルクの含有量を検討した結果、所定の
範囲の含有量において高い初透磁率μiをもち、抗応力
特性に優れて圧縮応力に対するインダクタンス変化が少
なく、温度変動に伴う透磁率変化が緩やかなフェライト
材料を得ることができた。
化鉄の含有量がFe2O3換算で46.0〜49.0モル
%、好ましくは46.5〜49.0モル%の範囲、酸化
銅の含有量がCuO換算で4.0〜11.0モル%、好
ましくは5.0〜9.0モル%の範囲、酸化亜鉛の含有
量がZnO換算で30.1〜33.0モル%、好ましく
は30.1〜32.0モル%の範囲であり、残部は酸化
ニッケルを含有(好ましくはNiO換算で7.0〜2
0.0モル%の範囲)するものである。さらに、この主
成分に対して副成分として酸化コバルトをCoO換算で
0.005〜0.03重量%、好ましくは0.005〜
0.025重量%の範囲、酸化ビスマスをBi2O3換算
で0.1〜0.5重量%、好ましくは0.1〜0.45
重量%の範囲、酸化ケイ素をSiO2換算で0.1〜
0.6重量%、好ましくは0.1〜0.5重量%の範
囲、酸化マグネシウムをMgO換算で0.05〜1.0
重量%、好ましくは0.05〜0.8重量%の範囲で含
有するものである。また、副成分の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。タルクの添加量は主成分に対して0.1〜2.0
重量%、好ましくは0.15〜1.8重量%の範囲であ
る。
波数100kHzのおける初透磁率μiが200以上と
高いものである。
率の相対温度係数αμirの絶対値が小さいものである。
この相対温度係数αμirは、2点の温度間での初透磁率
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。尚、初透磁率μi1の測定周波数
は100kHzとする。 αμir=[(μi2−μi1)/μi1 2]×[1/(T2−T
1)] 本発明のフェライト材料は、20〜60℃における初透
磁率の相対温度係数αμirを±5(ppm/℃)以内す
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。
力に対するインダクタンス変化が少なく、抗応力特性が
良好である。例えば、98MPaの圧力で一軸加圧した
ときのインダクタンス変化率ΔL/L×100が、±5
%以内である。尚、Lは加圧前のインダクタンスであ
り、ΔLは加圧によるインダクタンス変化量である。本
発明のフェライト材料は、このように抗応力特性が良好
であるため、樹脂モールドに伴うインダクタンス変化を
低減でき、高精度の電機機器の製造を可能とする。
6.0モル%未満であると、初透磁率μiが低下し、4
9.0モル%を超えると、品質係数である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。また、酸化
銅の含有量が4.0モル%未満であると、温度変動に伴
う透磁率変化が大きくなり、11.0モル%を超える
と、Q値が低くなり好ましくない。また、酸化亜鉛の含
有量が30.1モル%未満であると、抗応力特性が悪く
なり、33.0モル%を超えると、キュリー点が120
℃未満となり実用上問題がある。
に対する含有量が0.005重量%未満であると、Q値
が低くなり、0.03重量%を超えると、抗応力特性が
悪くなり好ましくない。副成分である酸化ビスマスの主
成分に対する含有量が0.1重量%未満であると、抗応
力特性が悪くなり、0.5重量%を超えると、温度変動
による透磁率変化が大きくなり好ましくない。また、副
成分である酸化ケイ素の主成分に対する含有量が0.1
重量%未満であると、抗応力特性が悪くなり、0.6重
量%を超えると、Q値が低下して好ましくない。さら
に、副成分である酸化マグネシウムの主成分に対する含
有量が0.05重量%未満であると、抗応力特性が悪く
なり、1.0重量%を超えると、温度変動による透磁率
変化が大きくなり好ましくない。また、副成分の酸化ケ
イ素と酸化マグネシウムの代わりに使用するタルクの主
成分に対する含有量が0.1重量%未満であると、抗応
力特性が悪くなり、2.0重量%を超えると、初透磁率
μiが低下し好ましくない。
焼成後の組成が上記の範囲となるように酸化鉄、酸化
銅、酸化亜鉛、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化ビス
マスと、酸化ケイ素、酸化マグネシウム、あるいは、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(例えば、1000〜1100
℃)することにより製造することができる。
詳細に説明する。
NiOを下記の表1〜表3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、Bi
2O3、CoO、SiO2、MgO、タルクを表1〜表3
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。
としてポリビニルアルコール6%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を用いて、98
MPaの圧力で、角柱サンプル(幅7mm、厚さ7m
m、長さ35mm)とトロイダル状サンプル(外径20
mm、内径10mm、高さ5mm)をプレス成形した。
次に、この成形体を空気雰囲気下1000〜1100℃
で2時間焼成してフェライト材料(試料1〜35)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。
透磁率μi、初透磁率の相対温度係数αμir、抗応力特
性、品質係数であるQ値、および、キュリー点Tcを下
記のように測定して、結果を下記の表1〜表3に示し
た。
の測定]得られたトロイダル形状の各フェライト材料に
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HP4192)にて100kHzにお
ける初透磁率μi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)
ルの中央部にワイヤを20回巻線した後、これに一定速
度で一軸圧縮力を印加し、このときのインダクタンス値
をLCRメータ(ヒューレットパッカード社製HP42
85A)にて連続的に測定し、得られた測定値からイン
ダクタンス変化率を算出した。1t/cm2の一軸圧縮
力を印加したときのインダクタンス変化率(ΔL/L×
100)を表1〜表3に示した。
ロイダル形状の各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H
P4192)にて100kHzにおけるQ値を測定し
た。
ェライト材料である試料2〜4、試料7,8、試料1
1、試料14,15、試料18,19、試料22〜2
4、試料27〜29、試料32〜34は、主成分として
Fe2O3を46.0〜49.0モル%の範囲で含有し、
CuOを4.0〜11.0モル%の範囲で含有し、Zn
Oを30.1〜33.0モル%の範囲で含有し、残部と
してNiOをそれぞれ含有し、主成分に対して副成分と
してCoOを0.005〜0.03重量%の範囲で含有
し、Bi2O3を0.1〜1.0重量%の範囲で含有し、
SiO2を0.1〜0.6重量%の範囲で含有し、Mg
Oを0.05〜1.0重量%で含有するものであり、ま
た、副成分のSiO2とMgOの代わりにタルクを0.
1〜2.0重量%の範囲で含有するものであって、周波
数100kHzにおける初透磁率μiが200以上であ
り、初透磁率の相対温度係数αμirが±5(ppm/
℃)以内であり、98MPaの圧力で加圧したときのイ
ンダクタンスの変化率が±5%以内であり、100kH
zにおけるQ値が100以上であり、キュリー点が12
0℃以上であることが確認された。
kHzにおける初透磁率μiが200以上、初透磁率の
相対温度係数αμirが±5(ppm/℃)以内、98M
Paの圧力で加圧したときのインダクタンスの変化率が
±5%以内、100kHzにおけるQ値が100以上、
キュリー点が120℃以上、であることの少なくとも一
つが達成されないものであった。
主成分である酸化鉄、酸化銅、酸化亜鉛および酸化ニッ
ケルの含有量、ならびに、副成分である酸化コバルト、
酸化ビスマスと、酸化ケイ素および酸化マグネシウム、
あるいは、タルクの含有量を所定の範囲とすることによ
り、初透磁率が高く、温度変動による透磁率変化が緩や
かであり、かつ、圧縮応力に対するインダクタンス変化
が少ない高抗応力特性のフェライト材料が得られ、ま
た、温度変動のよる透磁率変化を緩やかにさせる目的で
含有する非常に高価な材料である酸化コバルトの含有量
が格段に少ないため、安価なフェライト材料が可能とな
る。
Claims (5)
- 【請求項1】 酸化鉄、酸化銅、酸化亜鉛および酸化ニ
ッケルを主成分とするフェライト材料であって、酸化鉄
の含有量がFe2O3換算で46.0〜49.0モル%の
範囲、酸化銅の含有量がCuO換算で4.0〜11.0
モル%の範囲、酸化亜鉛の含有量がZnO換算で30.
1〜33.0モル%の範囲、および、残部酸化ニッケル
を含有し、主成分に対して副成分として酸化コバルトを
CoO換算で0.005〜0.03重量%の範囲、酸化
ビスマスをBi2O3換算で0.1〜0.5重量%の範
囲、酸化ケイ素をSiO2換算で0.1〜0.6重量%
の範囲、酸化マグネシウムをMgO換算で0.05〜
1.0重量%の範囲で含有することを特徴とするフェラ
イト材料。 - 【請求項2】 酸化鉄、酸化銅、酸化亜鉛および酸化ニ
ッケルを主成分とするフェライト材料であって、酸化鉄
の含有量がFe2O3換算で46.0〜49.0モル%の
範囲、酸化銅の含有量がCuO換算で4.0〜11.0
モル%の範囲、酸化亜鉛の含有量がZnO換算で30.
1〜33.0モル%の範囲、および、残部酸化ニッケル
を含有し、主成分に対して副成分として酸化コバルトを
CoO換算で0.005〜0.03重量%の範囲、酸化
ビスマスをBi2O3換算で0.1〜0.5重量%の範
囲、タルクを0.1〜2.0重量%の範囲で含有するこ
とを特徴とするフェライト材料。 - 【請求項3】 周波数100kHzにおける初透磁率が
200以上であることを特徴とする請求項1または請求
項2に記載のフェライト材料。 - 【請求項4】 初透磁率の相対温度係数が±5(ppm
/℃)以内であ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フェライト材料。 - 【請求項5】 98MPaの圧力で加圧したときのイン
ダクタンスの変化率が±5%以内であることを特徴とす
る請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のフェライト
材料。
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