JP2003234227A

JP2003234227A - フェライト磁性コアの製造方法

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Publication number: JP2003234227A
Application number: JP2002031204A
Authority: JP
Inventors: Toshitaka Hashimoto; 敏隆橋本; Haruhiko Takei; 晴彦竹井; Yukifumi Otani; 幸史大谷; Toshiaki Tomosawa; 利昭友澤; Masayuki Inagaki; 正幸稲垣
Original assignee: FDK Corp
Current assignee: FDK Corp
Priority date: 2002-02-07
Filing date: 2002-02-07
Publication date: 2003-08-22

Abstract

(57)【要約】【課題】厚さが１ｍｍ以下の薄型フェライト磁性コア
を、比較的少ない工数および材料費でもって、寸法およ
び形状精度が高くて特性の安定した均一な製品を高歩留
りで得る。【解決手段】所定の組成比となるように配合配合され
たフェライト磁性原料を仮焼結および微粉砕して混練
し、このの混練物をシート１０状に加工した後、そのシ
ート１０から所定の輪郭形状を型抜きし、この型抜き品
１２を焼成して薄型フェライト磁性コア１４を作製す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はフェライト磁性コ
アの製造方法に関し、とくに、高透磁率のフェライト磁
性コアにコイルを巻線して構成されるトランスやチョー
クコイル等の磁心型インダクタンス素子に利用して有効
な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器は半導体集積回路技術等
の進歩により小形化および軽量化が進んでいるが、これ
にともない、半導体集積回路以外の電子部品、とくにト
ランスやチョークコイル等のインダクタ素子に対する小
形化の必要性が増している。

【０００３】インダクタンス素子は半導体集積回路化が
難しく、とくに、トランスやチョークコイルのように、
磁性コアにコイルを巻線して構成される磁心型インダク
タンス素子は半導体集積回路化に適さない。しかし、携
帯電話機やモバイル機器などの小形・軽量化をはかるた
めには、その磁心型インダクタ素子の小形化とくに薄型
化が必要となる。そのほかの電子機器においても、実装
のスペース効率を高めるためには、磁心型インダクタ素
子の小形化が必要となる。

【０００４】この磁心型インダクタ素子の小形化には、
比較的高透磁率を得やすいフェライト磁性コアの使用が
有効である。このフェライト磁性コアは粉末冶金的に製
造される。すなわち、顆粒状に粉末化されたフェライト
材料を金型で所定形状に圧粉成形（粉末成形）して焼成
する。金型は上杵（上型）と下杵（下型）とからなり、
その上杵と下杵の間の成形空間に粉末材料を閉じこめて
高圧で押し固めることにより、所定形状の粉末成形体を
作製する。この成形体を炉で焼成すれば、所定形状のフ
ェライト磁性コアを得ることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】トランスやチョークコ
イル等の磁心型インダクタ素子を薄型化するためには、
上記フェライト磁性コアを薄型に形成すればよい。しか
し、薄型のフェライト磁性コアを上述した従来の粉末冶
金的な方法で製造する場合、次のような問題を生じるこ
とが判明した。

【０００６】すなわち、フェライト磁性コアの形状は金
型による粉末成形によって付与されるが、その粉末成形
で薄く成形するのは非常に困難である。その理由は、薄
く成形するために金型の上杵と下杵の間隔を小さくする
と、ストローク等の調整が非常にきわどくなる一方、そ
の調整を誤ると、成型時に上杵と下杵がぶつかって金型
が破損したりする。また、金型内での粉末の充填高さが
小さくなるため、成形密度が不均一になりやすい。成形
密度が不均一だと、焼成時に反りや変形を生じる原因と
なる。仮に、成形密度を比較的均一にできたとしても、
成形品の厚さが小さいと、焼成時における昇温過程での
局部的な温度差によって各部位の収縮度合いに不均衡が
生じ、これが反りや変形の原因となることがある。

【０００７】このため、上述した従来の方法にて、厚さ
が１ｍｍ以下の薄型フェライト磁性コアを製造すること
は非常に困難であった。そこで、従来においては、あら
かじめ成形しやすい厚さのものを作成し、後工程にて所
定の厚さまで研摩して薄型化するという方法をとってい
た。しかし、高硬度のフェライト磁性コアを研摩で減厚
加工するには、研摩時間等の工数が多くかかる。さら
に、あらかじめ研摩代を確保しなければならないので、
材料費の無駄も生じる。

【０００８】この発明は以上のような問題を鑑みてなさ
れたもので、その目的は、厚さが１ｍｍ以下の薄型で
も、比較的少ない工数および材料費でもって、寸法およ
び形状精度が高くて特性の安定した均一な製品を高歩留
りで得ることができる薄型フェライト磁性コアの製造技
術を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による手段は、ト
ランスやチョークコイル等の磁心型インダクタ素子に用
いる薄型フェライト磁性コアの製造方法において、フェ
ライト磁性原料の混練物をシート状に加工した後、その
シートから所定の輪郭形状を型抜きし、この型抜き品を
焼成して上記薄型フェライト磁性コアを作製することを
特徴とする。

【００１０】この手段によれば、たとえば厚さが１ｍｍ
以下の薄型フェライト磁性コアを比較的少ない工程およ
び材料費でもって高歩留りに製造することができる。製
造されたフェライト磁性コアは変形が少なく高い寸法精
度を有し、特性や品質も安定としている。したがって、
本発明によって製造された薄型フェライト磁性コアを用
いて構成される磁心型インダクタ素子は、薄型でありな
が比較的高性能を得ることができる。

【００１１】上記手段において、厚さが１ｍｍ以下の薄
型フェライト磁性コアを作製するためには、そのフェラ
イト磁性コアが焼成完了時に１ｍｍ以下の所定厚さとな
るように上記シートを加工する。このシートは、所定の
組成となるように秤量された配合体を仮焼結した後に微
粉砕し、この微粉砕物を混練して加工することにより作
製できる。

【００１２】上記焼成は、被焼成体である型抜き品を平
坦な下敷き炉材上に載置して行うことが望ましい。これ
により、被焼成体の反りや変形を防ぐ効果が得られる。
下敷き炉材は、多孔構造の剛性平板が望ましい。また、
フェライトとの反応を防止するために、アルミナ系材質
の使用が望ましい。アルミナ系材質は熱伝導が良好なの
で、被焼成体の各部位での温度差を小さくして焼成時の
変形を防ぐという効果が得られる。

【００１３】さらに、上記焼成は、被焼成体である型抜
き品の上に押さえ炉材を載置して行うことが望ましい。
これにより、被焼成体の反りや変形をさらに確実に防ぐ
効果が得られる。押さえ炉材は、多孔構造で低容積率の
剛性平板が望ましい。また、上記下敷き炉材と同様、フ
ェライトとの反応を防止するために、アルミナ系材質の
使用が望ましい。熱伝導が良好なアルミナ系材質の使用
により、被焼成体の上下面での温度差を小さくして焼成
時の変形を防ぐことができる。

【００１４】上記手段は、たとえば、Ｚｎ−Ｎｉ系また
はＭｎ−Ｚｎ系のフェライト磁性コアの製造に適用する
ことができる。

【００１５】上述した手段によって製造された厚さ１ｍ
ｍ以下の薄型フェライト磁性コアは、コイルを巻回して
トランスやチョークコイルなどの磁心型インダクタ素子
を構成するのにとくに適している。たとえば携帯電話や
モバイル機器の小形・薄型化に適した薄型で高特性のイ
ンダクタ素子を構成することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は、本発明による薄型フェラ
イト磁性コアの製造工程を従来の製造工程と対比させて
示す。同図において、（ａ）は本発明の工程、（ｂ）は
従来の工程を示す。まず、（ｂ）に示す従来の工程で
は、所定の組成比となるように配合されたフェライト磁
性原料を仮焼結し、この仮焼結したものを微粉砕した
後、顆粒状の粉末に造粒する（配合／仮焼結／微粉砕／
造粒）。この造粒粉末を金型で所定のコア形状に成形す
る（粉末成形）。この成形体を焼成してフェライト磁性
コアを作製する（焼成）。このあと、従来の工程では、
そのフェライト磁性コアを所定の厚みまで研摩すること
により、１ｍｍ厚以下の扁平板状の薄型フェライト磁性
コアを得る（焼成／減厚研摩）。

【００１７】一方、（ａ）に示す本発明の工程では、所
定の組成比となるように配合されたフェライト磁性原料
を仮焼結し、この仮焼結したものを微粉砕するまでは、
上述した従来の工程と同じである（配合／仮焼結／微粉
砕）。しかし、このあと、本発明の工程では、微粉砕し
た材料を混練し、これを押し出しおよびロール圧延によ
り所定厚のシート状に成形する（混練／シート成
形）。いわゆるグリーンシートを作製する。そして、そ
のグリーンシートから所定の輪郭形状を型抜きし、この
型抜き品を焼成することにより、所定の輪郭形状を有す
る扁平板状の薄型フェライト磁性コアを得る（型抜き／
焼成）。

【００１８】この薄型フェライト磁性コアはシートから
の型抜き品を焼成したものであるが、その型抜き品の密
度や厚さはシート作製までの工程段階であらかじめ均一
化されている。したがって、その型抜き品を焼成するこ
とにより、寸法および形状精度が高い均一なフェライト
磁性コアを高歩留りで再現性良く得ることができる。さ
らに注目すべきは、そのフェライト磁性コアの厚みが上
記シートの作製段階で所望の大きさに設定できることで
ある。

【００１９】すなわち、上記シートからの型抜き品を焼
成したフェライト磁性コアの厚みは、そのシートの作製
厚みで任意に決定することができる。そのシートは混練
物の加工により作製されるので薄型化に適し、１ｍｍ以
下の厚さのものも容易に形成することができる。したが
って、そのシートからの型抜き品を焼成すれば、焼成後
の減厚研摩を行わなくても、最初から所定の厚さに薄型
化されたフェライト磁性コアを作製できる。型抜きで残
った材料はシート作製材料として再利用できるので無駄
にならない。

【００２０】図２および図３は上述した本発明工程の要
部における具体的な実施状況を例示する。同図に示すよ
うに、フェライト材料シート１０は混練物からの押し出
しおよびロール圧延により、密度および厚さが均一に形
成される。このシート１０からの型抜き品１２を焼成炉
２０に入れて焼成する。焼成に際しては、平坦な下敷き
炉材２２の上に上記型抜き品１２を並べて載置する。型
抜き品１２は、その下敷き炉材２２上で平坦に支持され
ながらフェライト磁性コア１４に焼成される。

【００２１】焼成時には、被焼成体の各部位での温度差
を小さくする必要があるが、このためには、被焼成体の
表面に接触する炉材２２の熱伝導を良好にすることが望
ましい。比較的熱伝導率の高い炉材の材質としては炭化
ケイ素があるが、これはフェライトと反応するという問
題がある。そこで、実施例では、上記下敷き炉材２２に
アルミナ系の材質からなる剛性平板を用いている。この
平板は、被焼成体（型抜き品１２）からのバインダ蒸散
を円滑にするために、少なくとも厚み方向に抜ける気孔
を多数有する構造とする。

【００２２】さらに、実施例では、上記下敷き炉材２２
の上に載置された被焼成体（型抜き品１２）の上に平板
状の押さえ炉材２４を載置している。この押さえ炉材２
４は一種の重石として作用する。被焼成体は２枚の炉材
２２，２４の間に挟み込まれることによって、焼成時の
反りが完全に抑制されることが判明した。この反りの抑
制は、被焼成体の上下面での温度差が無くなるためと考
えられる。したがって、押さえ炉材２４は、下敷き炉材
２２と同様、熱伝導率の高い材質であることが望まし
い。このため、実施例では、アルミナ系の材質を用いて
いる。

【００２３】被焼成体は焼成により収縮するが、この収
縮が上記押さえ炉材２４の重みで阻害されると、変形が
生じる。このため、押さえ炉材２４は、その収縮を阻害
しないよう、軽量であることが望ましい。そこで、実施
例では、押さえ炉材２４にも上記下敷き炉材２２と同
様、アルミナ系の材質で多孔構造を有する低容積率の剛
性平板を使用している。この多孔平板は、平坦性を確実
に保持するのに十分な剛性を有しながら低容積率で軽量
であるとともに、多孔構造を有することによりバインダ
の蒸散を効率良く行わせることができる。

【００２４】上記炉材２２，２４として使用する多孔平
板の材質は、上述したようにアルミナ系が適している
が、フェライトと反応しない物質ならばアルミナ以外の
材質であってもよい。

【００２５】＝＝＝実施例＝＝＝図１の（ａ）に示した工程を厚さ０．５ｍｍの薄型フェ
ライト磁性コアの製造にて、以下のように実施した。・配合：次の最終組成となるように原材料を秤量した。酸化鉄４９mol％酸化ニッケル１７mol％酸化亜鉛２８mol％酸化銅６mol％・仮焼結：上記配合の原材料を乾式にて２４時間混合し
た後、８００℃で仮焼結した。・微粉砕：仮焼結したものをアトライターで湿式微粉砕
した後、乾燥機で乾燥した。・混練：乾燥させた微粉砕物に、バインダーとしてＰＶ
Ｂ(Poly Vinyl Butyral)、可塑材としてＤＢＰ(DiBtyl
Phthalate)、溶剤としてアルコールをそれぞれ加え、加
圧ニーダーで混練した。・シート成形：上記混練物を押し出し成形機に投入し、
厚さ０．５ｍｍのグリーンシートを押し出し成形した。・型抜き：上記グリーンシートから抜き型を用いて外径
２０ｍｍ、内径１０ｍｍのリング状型抜き品を作製し
た。・焼成：上記型抜き品を下敷き炉材と押さえ炉材の間に
挟んだ状態にて、１０５０℃で焼成を行うことにより、
リング状の薄型フェライト磁性コアを作製した。下敷き
炉材と押さえ炉材は共に、アルミナ系材質で多孔構造を
有する耐熱剛性平板を使用した。上記実施例で作製した
フェライト磁性コアはＺｎ−Ｎｉ系であるが、Ｍｎ−Ｚ
ｎ系のフェライト磁性コアも同様に作製することができ
る。

【００２６】表１は、上述した本発明の工程により製造
されたフェライト磁性コアの電気的および物理的特性
を、従来の工程（粉末冶金）により製造されたフェライ
ト磁性コアの特性と比較して示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】表２は、本発明工程品の歩留りを従来工程
品と比較して示す。

【表２】

【００２９】表１，２からもあきらかなように、本発明
によれば、厚さｄが１ｍｍ以下の薄型フェライト磁性コ
アを比較的少ない工程および材料費にて高歩留りで再現
性良く製造することができる。さらに、本発明により製
造された製品は均一で寸法および形状の精度が高く、特
性も安定し、磁性コアとしての電気的および物理的特性
にすぐれている。したがって、本発明により製造された
薄型フェライト磁性コアにコイルを巻回してトランスや
チョークコイル等の磁心型インダクタ素子を構成すれ
ば、たとえば携帯電話やモバイル機器の小形・薄型化に
適した高性能の薄型インダクタ素子を得ることができ
る。

【００３０】図４は、本発明によって製造される薄型フ
ェライト磁性コアの形状例を示す。同図に示すように、
本発明は、リング状以外に、たとえばＩＥ型あるいはＥ
Ｅ型のフェライト磁性コアなども、１ｍｍ以下の厚さ
（ｄ≦１ｍｍ）で薄型に形成することができる。

【００３１】

【発明の効果】本発明の製造方法によれば、たとえば厚
さが１ｍｍ以下の薄型フェライト磁性コアを比較的少な
い工程および材料費でもって高歩留りに製造することが
できる。製造されたフェライト磁性コアは変形が少なく
高い寸法精度を有し、特性や品質も安定としている。し
たがって、本発明によって製造された薄型フェライト磁
性コアを用いて構成される磁心型インダクタ素子は、薄
型でありなが比較的高性能を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるフェライト磁性コアの製造工程を
従来方法と対比させて示すフローチャートである。

【図２】本発明の要部における工程の実施例を段階別に
示す断面図である。

【図３】本発明の要部における工程の実施状況を例示す
斜視図である。

【図４】本発明によって製造される薄型フェライト磁性
コアの形状例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１０フェライト材料シート（グリーンシート）１２型抜き品（被焼成体）１４フェライト磁性コア２０焼成炉２２下敷き炉材２４押さえ炉材ｄ磁性コアの厚さ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｆ 37/00 Ｃ０４Ｂ 35/64 Ｊ (72)発明者大谷幸史東京都港区新橋五丁目36番11号エフ・ディー・ケイ株式会社内 (72)発明者友澤利昭東京都港区新橋五丁目36番11号エフ・ディー・ケイ株式会社内 (72)発明者稲垣正幸東京都港区新橋五丁目36番11号エフ・ディー・ケイ株式会社内Ｆターム(参考） 4G018 AA21 AA23 AA25 AC06 AC21 5E041 AB02 BD01 CA03 HB01 HB17 NN06 5E070 AA01 AB02 BA12 BB01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トランスやチョークコイル等の磁心型イ
ンダクタ素子に用いる薄型フェライト磁性コアの製造方
法において、フェライト磁性原料の混練物をシート状に
加工した後、そのシートから所定の輪郭形状を型抜き
し、この型抜き品を焼成して上記薄型フェライト磁性コ
アを作製することを特徴とするフェライト磁性コアの製
造方法。
【請求項２】請求項１において、前記薄型フェライト
磁性コアが焼成完了時に１ｍｍ以下の所定厚さとなるよ
うに前記シートを加工することを特徴とするフェライト
磁性コアの製造方法。
【請求項３】請求項１または２において、前記シート
は、所定の組成となるように秤量された配合体を仮焼結
した後に微粉砕し、この微粉砕物を混練してシート状に
加工したものであることを特徴とするフェライト磁性コ
アの製造方法。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかにおいて、前記
焼成は、被焼成体である前記型抜き品を平坦な下敷き炉
材上に載置して行うことを特徴とするフェライト磁性コ
アの製造方法。
【請求項５】請求項４において、前記下敷き炉材は、
多孔構造の剛性平板であることを特徴とするフェライト
磁性コアの製造方法。
【請求項６】請求項４または５において、前記下敷き
炉材がアルミナ系材質を用いて構成されていることを特
徴とするフェライト磁性コアの製造方法。
【請求項７】請求項１〜６のいずれかにおいて、前記
焼成は、被焼成体である前記型抜き品の上に押さえ炉材
を載置して行うことを特徴とするフェライト磁性コアの
製造方法。
【請求項８】請求項７において、前記押さえ炉材は、
多孔構造で低容積率の剛性平板であることを特徴とする
フェライト磁性コアの製造方法。
【請求項９】請求項７または８において、前記押さえ
炉材がアルミナ系材質を用いて構成されていることを特
徴とするフェライト磁性コアの製造方法。
【請求項１０】請求項１〜９のいずれかにおいて、前
記フェライト磁性コアがＺｎ−Ｎｉ系フェライト磁性体
であることを特徴とするフェライト磁性コアの製造方
法。
【請求項１１】請求項１〜１０のいずれかにおいて、
前記フェライト磁性コアがＭｎ−Ｚｎ系フェライト磁性
体であることを特徴とするフェライト磁性コアの製造方
法。
【請求項１２】請求項１〜１１のいずれかの方法によ
って製造された厚さ１ｍｍ以下の薄型フェライト磁性コ
アにコイルを巻回して構成されたことを特徴とする磁心
型インダクタ素子。
【請求項１３】請求項１２において、前記薄型フェラ
イト磁性コアにトランス巻線を施したことを特徴とする
磁心型インダクタ素子。
【請求項１４】請求項１３において、前記薄型フェラ
イト磁性コアにコイルを巻回してチョークコイルを構成
したことを特徴とする磁心型インダクタ素子。