JP2003068517A - Mn-Zn FERRITE - Google Patents

Mn-Zn FERRITE

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JP2003068517A
JP2003068517A JP2001260973A JP2001260973A JP2003068517A JP 2003068517 A JP2003068517 A JP 2003068517A JP 2001260973 A JP2001260973 A JP 2001260973A JP 2001260973 A JP2001260973 A JP 2001260973A JP 2003068517 A JP2003068517 A JP 2003068517A
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ferrite
oxide
less
khz
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JP2001260973A
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Satoshi Goto
聡志 後藤
Yutaka Fukuda
豊 福田
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Kawasaki Steel Corp
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/34Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials non-metallic substances, e.g. ferrites
    • H01F1/342Oxides
    • H01F1/344Ferrites, e.g. having a cubic spinel structure (X2+O)(Y23+O3), e.g. magnetite Fe3O4

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  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide Mn-Zn ferrite which is small in dependency on frequency from a low frequency domain around 1 kHz to a high frequency domain of 300 kHz and besides can get high initial permeability extending for these frequency domain. SOLUTION: This Mn-Zn ferrite has such composition that it contains MnO by 20-30 mol% and ZnO by 18-25 mol% and the rest is Fe2 O3 , and out of impurities mixed in that ferrite, the quantities of mixing of Na, B, and P are suppressed to 10 ppm or under for Na, 5 ppm or under for B, and 15 ppm or under for P by mass ppm.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチング電源
やノイズフィルター、チョークコイルなどに搭載される
高い初透磁率を有するMn−Zn系フェライトに関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a Mn-Zn ferrite having a high initial magnetic permeability, which is mounted on a switching power supply, a noise filter, a choke coil or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】Mn−Zn系ソフトフェライトは、スイッチ
ング電源、ノイズフィルターおよびチョークコイルなど
に使用されている。中でも、ノイズフィルターに使用さ
れるフェライトコアは、ノイズを除去したい周波数帯域
でノイズ電流に対する大きなインピーダンスが要求され
るため、より高周波帯域まで高い初透磁率(μi ) を維
持できることが望まれる。しかしながら,Mn−Znフェラ
イトは、Ni−Znフェライトに比べると初透磁率を高くす
ることはできるものの、初透磁率が高くなるに従い低周
波数域で磁気緩和や共鳴現象を起こすため、初透磁率は
急激に低下する。
2. Description of the Related Art Mn-Zn soft ferrites are used in switching power supplies, noise filters, choke coils and the like. Above all, since the ferrite core used for the noise filter is required to have a large impedance against noise current in the frequency band where noise is desired to be removed, it is desired that the high initial permeability (μ i ) can be maintained up to a higher frequency band. However, Mn-Zn ferrite can increase the initial permeability compared to Ni-Zn ferrite, but as the initial permeability increases, magnetic relaxation and resonance phenomena occur in the low frequency range, so the initial permeability is Falls sharply.

【0003】このような初透磁率の周波数特性は、結晶
マトリックスであるスピネルを構成する Fe2O3, ZnO,
MnOの組成比と、結晶粒界近傍に存在する微量成分の影
響によるところが大きいことが明らかにされており、こ
の見地から初透磁率の周波数特性を改善した例が種々報
告されている。例えば、特公昭51−49079 号公報では、
Mn−Znフェライトに Bi2O3やCaOを適量添加することに
よって、 100 kHzで8000〜9000程度の高初透磁率を得て
いる。また特開平7−211535号公報および特開平7−21
1536号公報では、CaO, Bi2O3,SiO2を適量添加すること
により、初透磁率が周波数:100kHzにおいて5000以上、
周波数:500kHzにおいて4000以上のMn−Znフェライトを
提案している。さらに特開2001−85217 では、Pを0.00
03〜0.003 重量%含有し、平均結晶粒径を50μm超 200
μm 以下とすることにより、 10kHzや100kHzにおける初
透磁率が 15000以上であるようなMn−Zn系フェライトを
提案している。
The frequency characteristic of the initial magnetic permeability is such that Fe 2 O 3 , ZnO, which constitutes spinel which is a crystal matrix,
It has been clarified that the composition ratio of MnO and the minor components existing near the crystal grain boundaries have a great influence, and from this viewpoint, various examples of improving the frequency characteristic of initial permeability have been reported. For example, in Japanese Patent Publication No. 51-49079,
By adding an appropriate amount of Bi 2 O 3 or CaO to Mn-Zn ferrite, a high initial magnetic permeability of about 8000 to 9000 at 100 kHz is obtained. Further, JP-A-7-21535 and JP-A-7-21
In the 1536 publication, by adding an appropriate amount of CaO, Bi 2 O 3 , and SiO 2 , the initial permeability is 5000 or more at a frequency of 100 kHz,
We have proposed Mn-Zn ferrites of 4000 or more at a frequency of 500 kHz. Furthermore, in JP 2001-85217, P is 0.00
03-0.003% by weight, with an average crystal grain size of more than 50 μm 200
We have proposed a Mn-Zn ferrite with an initial permeability of 15,000 or more at 10 kHz or 100 kHz by making it below μm.

【0004】しかしながら、特公昭51−49079 号公報の
場合、特性改善は100kHz付近までの比較的低周波領域に
限られ、実用上ますます重視されつつある500kHz付近で
の改善効果は少ない。また特開平7−211535号公報およ
び特開平7−211536号公報の場合、500kHz程度の高周波
領域まで特性改善効果が見られるが、500kHzの初透磁率
は最高でも5500程度に止まっている。さらに特開2001−
85217 の場合、100kHzまでの初透磁率は極めて高いけれ
ども、周波数の変動に対する変化割合が極めて大きいた
め、周波数が 10kHzから100kHzになるだけで初透磁率は
約50%も低下してしまう。従って、300kHzやそれ以上の
周波数領域では初透磁率の極端な低下を招き、ノイズフ
ィルターなどの用途では実用に供し得なくなる。
However, in the case of Japanese Patent Publication No. 51-49079, the characteristic improvement is limited to a relatively low frequency region up to around 100 kHz, and there is little improvement effect around 500 kHz, which is becoming more and more important in practical use. Further, in the cases of JP-A-7-211535 and JP-A-7-211536, the characteristic improving effect can be seen up to a high frequency region of about 500 kHz, but the initial permeability at 500 kHz is limited to about 5500 at the maximum. Further, JP 2001-
In the case of 85217, although the initial permeability up to 100 kHz is extremely high, the rate of change with respect to frequency fluctuation is extremely large, so the initial permeability decreases by about 50% only when the frequency changes from 10 kHz to 100 kHz. Therefore, in the frequency region of 300 kHz or higher, the initial magnetic permeability is extremely reduced, and it cannot be put to practical use in applications such as noise filters.

【0005】ところで、このような初透磁率を改善する
場合、1kHz 〜100kHz程度の低周波域で初透磁率を増大
させる工夫を施すと、どうしても300kHz〜1MHz の高周
波域での初透磁率の低下が避けられず、高周波領域まで
高い初透磁率を保つことは難しい。また、100kHz以上で
も高い初透磁率を確保しようとすると 10kHz以下の低周
波域での初透磁率を極めて高くしなければならないが、
この場合は周波数変化が極めて大きくなる。このよう
に、周波数の変動に応じて初透磁率が大きく変動し、ば
らつきが大きくなると、ノイズフィルターなどの設計が
困難になる。このため、300kHz程度以上の高周波領域ま
で初透磁率の変動の少ない、高い初透磁率を有するフェ
ライトコアの開発が望まれていた。
By the way, in order to improve such an initial magnetic permeability, if a device for increasing the initial magnetic permeability in a low frequency region of about 1 kHz to 100 kHz is adopted, the initial magnetic permeability is inevitably lowered in a high frequency region of 300 kHz to 1 MHz. Is inevitable, and it is difficult to maintain a high initial permeability even in the high frequency range. Also, in order to secure a high initial permeability even at 100 kHz or higher, the initial permeability in the low frequency range of 10 kHz or lower must be extremely high.
In this case, the frequency change becomes extremely large. In this way, when the initial magnetic permeability fluctuates greatly according to the fluctuation of the frequency and the variation becomes large, it becomes difficult to design the noise filter and the like. Therefore, there has been a demand for the development of a ferrite core having a high initial magnetic permeability with a small change in the initial magnetic permeability even in a high frequency region of about 300 kHz or more.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の実状
に鑑み開発されたもので、1kHz 程度の低周波領域から
300kHz程度の高周波領域までの周波数依存性が小さく、
しかもこれらの周波数領域にわたって高い初透磁率を得
ることができるMn−Zn系フェライトを提案することを目
的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been developed in view of the above-mentioned circumstances, and it has been developed from a low frequency region of about 1 kHz.
The frequency dependence up to a high frequency region of about 300 kHz is small,
Moreover, it is an object of the present invention to propose an Mn-Zn system ferrite that can obtain a high initial permeability over these frequency regions.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、Mn
O:20〜30 mol%およびZnO:18〜25 mol%を含有し、
残部はFe2O3 の組成になるMn−Zn系フェライトであっ
て、該フェライト中に混入するNa, BおよびPの混入量
をそれぞれ、質量ppm でNa:10 ppm以下、B:5 ppm以
下およびP:15 ppm以下に抑制したことを特徴とするMn
−Zn系フェライトである。
That is, the present invention is based on Mn
O: 20 to 30 mol% and ZnO: 18 to 25 mol%,
The balance is Mn-Zn type ferrite having a composition of Fe 2 O 3 , and the amounts of Na, B and P mixed in the ferrite are respectively mass ppm of Na: 10 ppm or less, B: 5 ppm or less. And P: Mn characterized by being suppressed to 15 ppm or less
-Zn type ferrite.

【0008】また、本発明は、MnO:20〜30 mol%およ
びZnO:18〜25 mol%を含有し、残部はFe2O3 を基本成
分とし、この基本成分中に、さらに質量ppm で酸化カル
シウム(CaO換算):50〜1000 ppm、二酸化けい素(Si
O2換算):50〜200 ppm ならびに酸化ビスマス(Bi2O3
換算), 酸化インジウム(In2O3 換算), 酸化タンタル
(Ta2O5 換算), 酸化ニオブ(Nb2O5 換算), 酸化チタ
ン(TiO2換算),酸化スズ(SnO2換算)および酸化モリ
ブデン(MoO3換算)のうちから選んだ少なくとも一種の
合計:3000 ppm以下のうちから選んだ一種または二種以
上を含有する組成になるMn−Zn系フェライトであって、
該フェライト中に混入するNa, BおよびPの混入量をそ
れぞれ、質量ppm でNa:10 ppm以下、B:5 ppm以下お
よびP:15 ppm以下に抑制したことを特徴とするMn−Zn
系フェライトである。
Further, the present invention contains MnO: 20 to 30 mol% and ZnO: 18 to 25 mol%, and the balance is Fe 2 O 3 as a basic component. Calcium (calculated as CaO): 50-1000 ppm, silicon dioxide (Si
O 2 conversion: 50 to 200 ppm and bismuth oxide (Bi 2 O 3
Conversion), indium oxide (In 2 O 3 conversion), tantalum oxide (Ta 2 O 5 conversion), niobium oxide (Nb 2 O 5 conversion), titanium oxide (TiO 2 conversion), tin oxide (SnO 2 conversion) and oxidation A total of at least one selected from molybdenum (converted to MoO 3 ): a Mn-Zn ferrite having a composition containing one or more selected from 3000 ppm or less,
Mn-Zn characterized in that the amounts of Na, B, and P mixed in the ferrite are suppressed to Na: 10 ppm or less, B: 5 ppm or less, and P: 15 ppm or less in mass ppm, respectively.
It is a system ferrite.

【0009】なお、基本成分であるMnO,ZnO,Fe2O3
の含有量は、MnO,ZnO,Fe2O3 の合計量に対する mol
%で示し、Na, B,P,CaO,SiO2,Bi2O3, In2O3, Ta
2O5,Nb2O5, TiO2, SnO2, MoO3 の含有量は、Mn−Zn系フ
ェライト中の質量ppm 示す。
The basic components MnO, ZnO, Fe 2 O 3
Content is mol based on the total amount of MnO, ZnO and Fe 2 O 3.
%, Na, B, P, CaO, SiO 2 , Bi 2 O 3 , In 2 O 3 , Ta
The content of 2 O 5 , Nb 2 O 5 , TiO 2 , SnO 2 , and MoO 3 is mass ppm in the Mn—Zn ferrite.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】まず、本発明において、基本成分
組成を上記の範囲に限定した理由について説明する。初
透磁率に重大な影響を及ぼす磁気異方性定数や磁歪定数
は、 Fe2O3やMnO,ZnOの組成比に依存することが知ら
れており、微量成分を添加する前の基本成分の初透磁率
をどの程度とするか、また室温付近で磁気異方性と磁歪
が小さいことによるピーク(セカンダリーピーク)やキ
ュリー点をどの程度に設定するか、という観点からこれ
ら Fe2O3, MnO, ZnOの組成範囲が制限される。さら
に、ノイズフィルター等の動作温度は、通常、室温から
120℃程度であるため、この温度範囲で初透磁率が高
く、かつ正の温度係数を持つことが要求される。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION First, the reason why the basic component composition is limited to the above range in the present invention will be explained. It is known that the magnetic anisotropy constant and magnetostriction constant that have a significant effect on the initial magnetic permeability depend on the composition ratio of Fe 2 O 3 , MnO, and ZnO. These Fe 2 O 3 and MnO are selected from the viewpoints of the initial magnetic permeability and the peaks (secondary peaks) and Curie points due to small magnetic anisotropy and magnetostriction near room temperature. Therefore, the composition range of ZnO is limited. Furthermore, the operating temperature of noise filters is usually from room temperature.
Since it is about 120 ° C, it is required that the initial magnetic permeability is high and the temperature coefficient is positive in this temperature range.

【0011】上記したような観点から、 Fe2O3, MnOお
よびZnOの組成範囲は、次のように限定される。 MnO:20〜30 mol% ZnO:18〜25 mol% Fe2O3 :残部 ここに、MnOが 20mol%未満または 30mol%を超え、ま
たZnOが 18mol%未満または 25mol%を超えると、スピ
ネルの化学組成の変化によって初透磁率が大幅に低下す
る。従って、MnOやZnOの含有量は上記の範囲に限定し
たのである。なお、MnOやZnO原料としては、酸化物だ
けでなく、焼成によりこの形態に変わることのできる炭
酸塩などの化合物を使用することもできる。
From the above viewpoints, the composition range of Fe 2 O 3 , MnO and ZnO is limited as follows. MnO: 20~30 mol% ZnO: 18~25 mol% Fe 2 O 3: rest Here, the MnO exceeds 20 mol% or less than 30 mol%, also ZnO is more than less than 18 mol% or 25 mol%, of the spinel chemistry The initial permeability is significantly reduced due to the change in composition. Therefore, the content of MnO and ZnO is limited to the above range. As the MnO or ZnO raw material, not only an oxide but also a compound such as a carbonate which can be changed into this form by firing can be used.

【0012】本発明のMn−Zn系フェライトは、上記の組
成を基本組成とするが、その他、酸化カルシウム、二酸
化けい素、酸化ビスマス、酸化インジウム、酸化タンタ
ル、酸化ニオブ、酸化チタン、酸化スズおよび酸化モリ
ブデンのうちから選んだ少なくとも一種を、適宜含有さ
せることができる。このようなMn−Zn系フェライトとし
ては、Fe2O3−ZnO−MnO−CaO−SiO2、Fe2O3−ZnO−
MnO−CaO−Bi2O3 、Fe2O3−ZnO−MnO−CaO−In2O3
、Fe2O3−ZnO−MnO−CaO−TiO2、Fe2O3−ZnO−Mn
O−CaO−SiO2−Ta2O5 およびFe2O3−ZnO−MnO−Ca
O−SiO2−Nb2O5 −Bi2O3などが例示されるが、もとよ
りこれらの例に限定されるものではない。
The Mn-Zn ferrite of the present invention has the above-mentioned composition as a basic composition, but in addition, calcium oxide, silicon dioxide, bismuth oxide, indium oxide, tantalum oxide, niobium oxide, titanium oxide, tin oxide and At least one selected from molybdenum oxide can be appropriately contained. Such Mn-Zn ferrite, Fe 2 O 3 -ZnO-MnO -CaO-SiO 2, Fe 2 O 3 -ZnO-
MnO-CaO-Bi 2 O 3 , Fe 2 O 3 -ZnO-MnO-CaO-In 2 O 3
, Fe 2 O 3 -ZnO-MnO -CaO-TiO 2, Fe 2 O 3 -ZnO-Mn
O-CaO-SiO 2 -Ta 2 O 5 and Fe 2 O 3 -ZnO-MnO- Ca
Examples thereof include O—SiO 2 —Nb 2 O 5 —Bi 2 O 3 and the like, but the present invention is not limited to these examples.

【0013】上記した各添加成分のうち、CaOやSiO2
粒界に偏析することによってMn−Zn系フェライトの低損
失化に寄与し、 Bi2O3やIn2O3 は低融点化合物として結
晶成長を促進することによって高透磁率化に寄与する。
また、TiO2やSnO2は結晶内部を高抵抗化することによっ
て、 Ta2O5やNb2O5 は粒界を高抵抗化することによって
低損失化に寄与する。さらに、MoO3は均一な粒成長に寄
与する。以上の観点から、酸化カルシウムの含有量は、
CaO換算で50〜1000 ppm、二酸化けい素の含有量は、Si
O2換算で50〜200ppmとした。また、酸化ビスマス、酸化
インジウム、酸化タンタル、酸化ニオブ、酸化チタン、
酸化スズおよび酸化モリブデン等の含有量は、それぞれ
Bi2O3, In2O3, Ta2O5, Nb2O5, TiO2, SnO2およびMoO3
算で合計 3000ppm以下に限定した。なお、上記の ppmは
いずれも質量ppm である。
Among the above-mentioned additive components, CaO and SiO 2 segregate at the grain boundaries to contribute to the reduction of loss of Mn-Zn ferrite, and Bi 2 O 3 and In 2 O 3 are low melting point compounds. By promoting crystal growth, it contributes to high magnetic permeability.
In addition, TiO 2 and SnO 2 contribute to lower loss by increasing the resistance inside the crystal, and Ta 2 O 5 and Nb 2 O 5 contribute to lowering the loss by increasing resistance at the grain boundaries. Furthermore, MoO 3 contributes to uniform grain growth. From the above viewpoint, the content of calcium oxide is
50-1000 ppm in terms of CaO, the content of silicon dioxide is Si
It was set to 50 to 200 ppm in terms of O 2 . In addition, bismuth oxide, indium oxide, tantalum oxide, niobium oxide, titanium oxide,
The contents of tin oxide and molybdenum oxide are
Bi 2 O 3, In 2 O 3, Ta 2 O 5, Nb 2 O 5, was limited to a total of 3000ppm in TiO 2, SnO 2 and MoO 3 conversion. All the above ppm are mass ppm.

【0014】さて、上記したように、 Fe2O3, ZnO, Mn
Oの基本成分の組成や添加成分の量を決定することはも
ちろん重要であるが、これだけでは所望の周波数帯域で
の初透磁率の変動を効果的に抑制することは難しい。そ
こで、発明者らは、この点に関し、鋭意検討を重ねた結
果、フェライトコア作製中に不可避に混入する不純物
中、特にナトリウム(Na)、ホウ素(B)およびリン
(P)の3者の混入量を極力抑制することによって、所
期した目的が有利に達成されることを新たに見出した。
As described above, Fe 2 O 3 , ZnO, Mn
Of course, it is important to determine the composition of the basic component of O and the amount of the additional component, but it is difficult to effectively suppress the fluctuation of the initial magnetic permeability in the desired frequency band by only this. Therefore, as a result of intensive studies on this point, the present inventors have found that among the impurities that are inevitably mixed during the production of the ferrite core, particularly, the inclusion of sodium (Na), boron (B), and phosphorus (P). It has been newly found that the intended purpose can be advantageously achieved by suppressing the amount as much as possible.

【0015】Mn−Zn系フェライト中の微量成分のうち、
ナトリウムの影響については、たとえば文献「フェライ
ト」(平賀ら、丸善、1986)の47頁に「粒成長を著しく
促進する化合物の働きを抑制する」と記載されている。
また、ホウ素のMn−Zn系フェライトに及ぼす影響とし
て、たとえば同じ文献「フェライト」の92頁には、結晶
組織を不均一にして高透磁率の発現を阻害するので 50p
pm以下にしておかなければならない」と記載されてい
る。しかしながら、Mn−Znフェライトの特に初透磁率の
周波数依存性に及ぼす影響については、全く述べられて
いない。また、文献「フェライト」によれば、ナトリウ
ムはホウ素の効果を抑制することになるが、両者が同時
に存在する時の初透磁率の周波数依存性やそのばらつき
に対する影響については全く述べられていない。さら
に、リンに関しては上記の文献には全く記述がない。
Of the trace elements in the Mn-Zn ferrite,
Regarding the influence of sodium, it is described, for example, in the document “Ferrite” (Hiraga et al., Maruzen, 1986), “suppressing the action of compounds that significantly promote grain growth” on page 47.
Further, as an effect of boron on the Mn-Zn ferrite, for example, in page 92 of the same document "Ferrite", since the crystal structure is made non-uniform to inhibit the development of high magnetic permeability,
It must be below pm ". However, the effect of Mn-Zn ferrite on the frequency dependence of the initial permeability is not mentioned at all. Further, according to the document "Ferrite", sodium suppresses the effect of boron, but there is no mention of the effect of the initial magnetic permeability on the frequency dependence and its variation when both are present at the same time. Furthermore, phosphorus is not described at all in the above literature.

【0016】なお、リンについては、例えば「J. PHYS.
IV France 7 (1997) Colloque Cl-128 」に、電源用低
損失Mn−Znフェライトにおいて鉄損とリン量との関係が
示されているが、Mn−Znフェライトの特に初透磁率の周
波数依存性に及ぼすリンの影響については、全く述べら
れていない。
Regarding phosphorus, for example, "J. PHYS.
IV France 7 (1997) Colloque Cl-128 ", shows the relationship between iron loss and phosphorus content in low-loss Mn-Zn ferrites for power supplies.The frequency dependence of the initial permeability of Mn-Zn ferrites in particular. Nothing is said about the effect of phosphorus on the.

【0017】また、特開2000−277318には、Mn−Znフェ
ライトおいて、ホウ素とリンの量を制限する技術が開示
されているが、この技術は広い温度範囲にわたって高い
初透磁率を得ようとするもので、初透磁率の周波数依存
性の低減を目的とする本発明とは、目指すところが全く
異なる。また、この公報では、ナトリウムについては何
ら言及されていない。
Further, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-277318 discloses a technique for limiting the amounts of boron and phosphorus in Mn-Zn ferrite. This technique is intended to obtain high initial permeability over a wide temperature range. However, the objective is completely different from the present invention which aims at reducing the frequency dependence of the initial magnetic permeability. Further, in this publication, there is no mention of sodium.

【0018】これらの点に関し、発明者は、種々検討を
重ねた結果、(1) ナトリウム、ホウ素およびリンは、Mn
−Zn系フェライトの製造工程において一旦混入すると、
焼成工程など途中工程で除去することは非常に難しく、
従って、原料中(例えば酸化鉄中)でナトリウム量、ホ
ウ素量およびリン量を規定し、最終フェライト中に含ま
れる量を規定しなければならない、(2) また、1kHz 〜
300kHzの周波数領域で、異常粒発生や結晶粒の粒度分布
のばらつきなどの組織不均一を抑え、変動なく安定して
高透磁率を実現するには、フェライト中のこれらの元素
の混入量について、質量ppm で、ナトリウム:10 ppm以
下、ホウ素:5ppm 以下、リン:15 ppm以下に抑制する
必要があることを、新たに究明し、本発明を完成させる
に至ったのである。
With respect to these points, the inventor has conducted various studies, and as a result, (1) sodium, boron and phosphorus were
-Once mixed in the Zn-based ferrite manufacturing process,
It is very difficult to remove it in the middle of the process such as the firing process,
Therefore, the amount of sodium, the amount of boron, and the amount of phosphorus in the raw material (for example, in iron oxide) must be specified, and the amount contained in the final ferrite must be specified.
In the frequency region of 300 kHz, in order to suppress structural nonuniformity such as abnormal grain generation and variation in grain size distribution of crystal grains, and to achieve high magnetic permeability stably without fluctuation, regarding the mixing amount of these elements in ferrite, By mass ppm, it was newly clarified that it is necessary to suppress sodium: 10 ppm or less, boron: 5 ppm or less, and phosphorus: 15 ppm or less, and the present invention has been completed.

【0019】上記したように、ナトリウム、ホウ素およ
びリン等の不純物元素の混入量の少ないフェライトコア
を製造するには、製造工程に配慮することもさることな
がら、原料中におけるこれら不純物の混入を抑制してお
くことが重要であり、例えば酸化鉄については、鋼板の
塩酸酸洗廃液(塩化鉄水溶液)を共沈法などを用いて不
純物を除去後、噴霧ばい焼して得た酸化鉄などが有利に
適合する。
As described above, in order to manufacture a ferrite core containing a small amount of impurity elements such as sodium, boron and phosphorus, the manufacturing process is taken into consideration, and the mixing of these impurities in the raw material is suppressed. For example, for iron oxide, iron oxide obtained by spray roasting after removing impurities using a co-precipitation method or the like from a hydrochloric acid pickling waste liquid (iron chloride aqueous solution) for steel plates Fits in an advantageous way.

【0020】なお、Mn−Zn系フェライトに混入する微量
成分としては、NaやB,P等の他に、Al,Cr,Ni,Coお
よびMgなどが挙げられるが、これらの微量成分の含有量
があまりに多いと異常粒成長や磁気特性劣化などの不利
が生じるので、これらの微量成分は合計で 1000 ppm 以
下まで低減することが望ましい。
The minor components mixed in the Mn-Zn type ferrite include Al, Cr, Ni, Co and Mg in addition to Na, B, P and the like. If it is too large, disadvantages such as abnormal grain growth and deterioration of magnetic properties will occur, so it is desirable to reduce these trace components to a total of 1000 ppm or less.

【0021】次に、本発明に従うMn−Zn系フェライトの
好適製造方法について説明する。一般に、Mn−Zn系フェ
ライトは、原料酸化鉄を含む各粉末原料を所定の最終組
成になるように混合し、仮焼したのち、得られたフェラ
イト仮焼粉に添加成分を混合して粉砕したのち、造粒し
て圧縮成形し、ついで焼成することにより製造される。
このような製造方法において、本発明では、焼成の昇温
途中の1100℃から焼成保持温度に達するまでは、非酸化
性雰囲気中にて少なくとも 400℃/h以上の速度で昇温
し、引き続く焼成に際しては焼成雰囲気中の酸素濃度を
10vol%以下にして焼成することが好ましい。ここに、
焼成の昇温途中の1100℃から焼成保持温度まで少なくと
も 400℃/h以上の速度で昇温し、かつ焼成雰囲気を非
酸化性雰囲気としたのは、単一のスピネル結晶相からな
る、結晶粒度が大きくて均一な焼結体を形成し、その後
の酸素雰囲気を制御した温度保持の焼成で比抵抗を高
め、渦電流損発生による高周波域での初透磁率の低下を
抑えるためである。なお、非酸化性雰囲気としては、工
業的に用いられる窒素や二酸化炭素あるいは通常のロー
タリーポンプなどで作ることのできる真空でもよい。勿
論、高価ではあるがArやHe等の希ガスを使用することも
できる。
Next, a preferred method for producing the Mn-Zn ferrite according to the present invention will be described. In general, Mn-Zn-based ferrite is prepared by mixing each powder raw material including raw iron oxide so as to have a predetermined final composition and calcining, and then mixing the additive components in the obtained calcined ferrite powder and pulverizing the mixture. After that, it is manufactured by granulating, compression molding, and then firing.
In such a production method, in the present invention, the temperature is raised at a rate of at least 400 ° C./h or more in a non-oxidizing atmosphere until the temperature reaches 1100 ° C. during the firing process until the firing holding temperature is reached. In doing so, adjust the oxygen concentration in the firing atmosphere.
It is preferable to bake at 10 vol% or less. here,
Grain size consisting of a single spinel crystal phase means that the temperature is raised from 1100 ° C during the firing to the firing holding temperature at a rate of at least 400 ° C / h and the firing atmosphere is a non-oxidizing atmosphere. This is because a large and uniform sintered body is formed, the specific resistance is increased by the subsequent firing while maintaining the temperature in a controlled oxygen atmosphere, and the decrease in the initial permeability in the high frequency region due to the occurrence of eddy current loss is suppressed. The non-oxidizing atmosphere may be industrially used nitrogen or carbon dioxide, or a vacuum that can be produced by a normal rotary pump or the like. Of course, a rare gas such as Ar or He can be used although it is expensive.

【0022】[0022]

【実施例】フェライト中の各元素の含有量は、けい光X
線で予め各元素含有量が明確なサンプルを用い、かつナ
トリウムやホウ素、リンを種々の範囲で含有する酸化鉄
を用い、表1に示すような種々の基本組成となるように
原料を混合後、950 ℃で3時間仮焼した。ついで、この
基本成分に、酸化カルシウム、二酸化けい素、酸化ビス
マス、酸化インジウム、酸化タンタル、酸化ニオブ、酸
化チタン、酸化スズおよび酸化モリブデンなどを適宜添
加し、ボールミルで8時間粉砕後、リング状のコアに成
形し、ついで大気中にて昇温速度:250 ℃/hで昇温
し、1100℃から窒素雰囲気として昇温速度を 500℃/h
に上げ、その後保持温度:1340℃に達したのち2〜5時
間の間、酸素濃度を 10vol%以下に制御して焼成するこ
とにより、表2に示すような、コア中にNaやB, Pを種
々の範囲で含有するフェライトコアを作製した。かくし
て得られたフェライトコアの1kHz および300kHz(25
℃)における初透磁率μi を測定した。なお、表2で
は、比較し易いように初透磁率μi を真空中の透磁率μ
0 で除した値μi /μ0 (比初透磁率)で示した。得ら
れた結果を表2に併記する。なお表2中、No.1〜15が発
明例、また No.16〜32が比較例である。
[Example] The content of each element in the ferrite is fluorescent X
After mixing the raw materials so as to have various basic compositions as shown in Table 1, using a sample in which the content of each element is clear in advance and using iron oxide containing various ranges of sodium, boron, and phosphorus It was calcined at 950 ° C for 3 hours. Then, calcium oxide, silicon dioxide, bismuth oxide, indium oxide, tantalum oxide, niobium oxide, titanium oxide, tin oxide, molybdenum oxide, etc. are appropriately added to this basic component, and after crushing with a ball mill for 8 hours, ring-shaped Molded into a core, then heated in air at a heating rate of 250 ° C / h, and the temperature was raised from 1100 ° C to a nitrogen atmosphere at a heating rate of 500 ° C / h.
Temperature, and after reaching a holding temperature of 1340 ° C, firing was performed for 2 to 5 hours with the oxygen concentration controlled to 10 vol% or less, so that Na, B, and P in the core as shown in Table 2 were obtained. Ferrite cores containing various types of were prepared. The ferrite cores thus obtained have a frequency of 1kHz and 300kHz (25kHz
The initial permeability μ i at (° C.) was measured. In Table 2, the initial permeability μ i is the permeability in vacuum μ for easy comparison.
The value is divided by 0 and expressed as μ i / μ 0 (specific initial permeability). The obtained results are also shown in Table 2. In Table 2, Nos. 1 to 15 are inventive examples, and Nos. 16 to 32 are comparative examples.

【0023】[0023]

【表1】 [Table 1]

【0024】[0024]

【表2】 [Table 2]

【0025】表2から明らかなように、本発明に従い得
られた発明例はいずれも、周波数:1kHz の初透磁率に
対して周波数:300kHzの初透磁率の変化が10%以内に収
まっており、初透磁率の周波数依存性が極めて小さいこ
とが判る。
As is clear from Table 2, in each of the invention examples obtained according to the present invention, the change in initial permeability at frequency: 300 kHz was within 10% with respect to the initial permeability at frequency: 1 kHz. It can be seen that the frequency dependence of the initial permeability is extremely small.

【0026】[0026]

【発明の効果】かくして、本発明によれば、初透磁率μ
i の周波数依存性が小さく、1kHz という低周波数領域
から300kHzという高周波数領域にわたって優れた初透磁
率を有するMn−Znフェライトを得ることができ、特に高
周波数領域でのノイズフィルターなどに適用して偉効を
奏する。
Thus, according to the present invention, the initial magnetic permeability μ
The frequency dependence of i is small, and it is possible to obtain Mn-Zn ferrite with excellent initial permeability from the low frequency region of 1 kHz to the high frequency region of 300 kHz, and especially when applied to noise filters in the high frequency region. Play a great effect.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4G018 AA05 AA08 AA15 AA18 AA19 AA21 AA25 AA27 AA30 AA31 AA33 AA35 AA37 AA39 5E041 AB02 AB19 CA03 NN01 NN06   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 4G018 AA05 AA08 AA15 AA18 AA19                       AA21 AA25 AA27 AA30 AA31                       AA33 AA35 AA37 AA39                 5E041 AB02 AB19 CA03 NN01 NN06

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】MnO:20〜30 mol%および ZnO:18〜25 mol% を含有し、残部はFe2O3 の組成になるMn−Zn系フェライ
トであって、該フェライト中に混入するNa, BおよびP
の混入量をそれぞれ、質量ppm で Na:10 ppm以下、 B:5 ppm以下および P:15 ppm以下 に抑制したことを特徴とするMn−Zn系フェライト。
1. A Mn--Zn type ferrite containing MnO: 20 to 30 mol% and ZnO: 18 to 25 mol% and the balance being Fe 2 O 3 and Na mixed in the ferrite. , B and P
The Mn-Zn ferrites are characterized in that the content of each of these is suppressed to Na: 10 ppm or less, B: 5 ppm or less and P: 15 ppm or less in mass ppm, respectively.
【請求項2】MnO:20〜30 mol%および ZnO:18〜25 mol% を含有し、残部はFe2O3 を基本成分とし、この基本成分
中に、さらに質量ppm で酸化カルシウム(CaO換算):
50〜1000 ppm、 二酸化けい素(SiO2換算):50〜200 ppm ならびに 酸化ビスマス(Bi2O3 換算), 酸化インジウム(In2O3
換算), 酸化タンタル(Ta2O5 換算), 酸化ニオブ(Nb
2O5 換算), 酸化チタン(TiO2換算),酸化スズ(SnO2
換算)および酸化モリブデン(MoO3換算)のうちから選
んだ少なくとも一種の合計:3000 ppm以下のうちから選
んだ一種または二種以上を含有する組成になるMn−Zn系
フェライトであって、該フェライト中に混入するNa, B
およびPの混入量をそれぞれ、質量ppm で Na:10 ppm以下、 B:5 ppm以下および P:15 ppm以下 に抑制したことを特徴とするMn−Zn系フェライト。
2. MnO: 20 to 30 mol% and ZnO: 18 to 25 mol%, the balance being Fe 2 O 3 as a basic component, and calcium oxide (calculated as CaO) in mass ppm in this basic component. ):
50 to 1000 ppm, silicon dioxide (SiO 2 conversion): 50 to 200 ppm, bismuth oxide (Bi 2 O 3 conversion), indium oxide (In 2 O 3
Tantalum oxide (Ta 2 O 5 equivalent), niobium oxide (Nb
2 O 5 conversion, titanium oxide (TiO 2 conversion), tin oxide (SnO 2 conversion)
(Combination) and molybdenum oxide (in terms of MoO 3 ) at least one in total: Mn-Zn-based ferrite having a composition containing one or two or more selected from 3000 ppm or less. Na and B mixed in
An Mn-Zn-based ferrite characterized in that the content of P and P is suppressed to 10 ppm or less for Na, 5 ppm or less for B, and 15 ppm or less for P, respectively in mass ppm.
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