JP2005194134A - Ferrite core and its production method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フェライトコアおよびその製造方法に係り、さらに詳しくは、量産工程における磁気特性のバラツキ、たとえば初透磁率や直流重畳特性のバラツキが小さく、高い磁気特性を有するフェライトコアおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to a ferrite core and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a ferrite core having high magnetic properties and a small variation in magnetic properties, such as initial permeability and direct current superimposition, in a mass production process, and a method for manufacturing the same. .
通信伝送トランスやスイッチング電源用トランスなどのトランス用のコアとしては、一般にフェライトから構成されるコアが使用されている。これは、フェライトが他の軟磁性金属材料に比べ、高周波数帯域での初透磁率の低下や電力損失の増大が少なく、安価に製造できるためである。 Generally, a core made of ferrite is used as a core for a transformer such as a communication transmission transformer or a switching power transformer. This is because ferrite can be manufactured at a low cost with less decrease in initial permeability and increase in power loss in a higher frequency band than other soft magnetic metal materials.
近年、各種電子機器分野では、更なる電子機器の小型化、薄型化および高性能化などの要求が高まっており、その要求に応えるべく、各種電子機器に使用されるフェライトコアの性能向上、たとえば磁気特性の向上等が試みられている。特に、フェライトコアの性能向上の方法としては、フェライトコアを構成する主成分や添加副成分の組成比等を改良し、フェライトコア自体についての性能向上を図る方法が、従来より行われてきた。 In recent years, in various electronic equipment fields, there have been increasing demands for further downsizing, thinning and high performance of electronic equipment, and in order to meet these demands, the performance improvement of ferrite cores used in various electronic equipment, for example, Attempts have been made to improve magnetic properties. In particular, as a method for improving the performance of the ferrite core, a method for improving the performance of the ferrite core itself by improving the composition ratio of the main component and the added subcomponent constituting the ferrite core has been conventionally performed.
しかし、実際の量産工程においては、製品の特性だけでなく、製品の品質も重要であり、特に、製品の品質を表す指標として工程能力を向上させること、および特性の最適値を向上させ、バラツキの指標として特性の最良点と最悪点との差を表すRを小さくすることが重要となる。 However, in the actual mass production process, not only the product characteristics but also the product quality is important.In particular, the process capability is improved as an index representing the product quality, and the optimum value of the characteristic is improved, resulting in variations. As an index, it is important to reduce R representing the difference between the best point and the worst point of characteristics.
工程能力とは、定められた規格限度内で、製品を生産できる能力のことであり、工程能力は、工程能力指数で評価される。たとえば、下限規格についての工程能力指数(Cpl)は、下記式(1)で表され、下記式(1)より計算される工程能力指数(Cpl)は、大きい方が、品質保証上良好である。
工程能力指数(Cpl)=(特性の平均値−下限規格値)/(3×標準偏差σ)…式(1)
The process capability is the ability to produce a product within a defined standard limit, and the process capability is evaluated by a process capability index. For example, the process capability index (Cpl) for the lower limit standard is expressed by the following formula (1), and the larger the process capability index (Cpl) calculated from the following formula (1) is better in terms of quality assurance. .
Process capability index (Cpl) = (average value of characteristic−lower limit standard value) / (3 × standard deviation σ) (1)
ここで、上記式(1)より、工程能力指数(Cpl)を大きくする方法としては、特性の平均値を上げる、下限規格値を下げる、標準偏差σを小さくするという方法が考えられる。ここで、下限規格値を下げるという方法は、製品自体の規格値を下げることを意味するので有効な方法ではない。また、特性の最適値を向上する方法については、フェライトを構成する主成分や添加副成分の組成比を改良する等の方法により、従来から盛んに行われているが、容易なことではない。 Here, from the above equation (1), as a method of increasing the process capability index (Cpl), a method of increasing the average value of the characteristics, decreasing the lower limit standard value, or decreasing the standard deviation σ can be considered. Here, the method of lowering the lower limit standard value is not an effective method because it means lowering the standard value of the product itself. In addition, the method for improving the optimum value of the characteristics has been actively performed by a method such as improving the composition ratio of the main component and the added subcomponent constituting the ferrite, but it is not easy.
そこで、工程能力指数(Cpl)を大きくする方法として、フェライトコアの量産時における製造工程を改良し、標準偏差σやR、すなわち製品間のバラツキを小さくするという方法が、重要となってくる。 Therefore, as a method of increasing the process capability index (Cpl), a method of improving the manufacturing process at the time of mass production of the ferrite core and reducing the standard deviation σ and R, that is, the variation between products becomes important.
フェライトコアの製造工程、特に焼成工程の改良を目的とし、様々な試みがなされている。たとえば、特許文献1には、焼成するMn−Zn系フェライトと同一主成分組成および同一添加物組成を有する焼成顆粒を下敷として用い、Mn−Zn系フェライトを焼成することを特徴とする製造方法が開示されている。この文献によると、上記焼成方法により、Mn−Zn系フェライトへの不純物の混入を防止することができるため、透磁率の高いMn−Zn系フェライトが得られると記載されている。
Various attempts have been made for the purpose of improving the manufacturing process of the ferrite core, particularly the firing process. For example,
また、特許文献2には、Mn−Zn系フェライトコア成形体を、該フェライトコアと同系材質のフェライト製炉材上で焼成する方法、およびMn−Zn系フェライトコア成形体の周囲を、該フェライトコアと同系材質のフェライト製炉材で取り囲んで焼成する方法が開示されている。この文献によると、上記焼成方法により、焼成時にフェライトコア成形体と直接接触する炉材が、該フェライトコアと同系の材質であるため、両者間での反応はなく、異物・異相などは生じないと記載されている。
しかし、特許文献1記載の焼成方法では、フェライト顆粒を下敷として焼成するため、焼成工程において、フェライトコア成形体とフェライト顆粒とが溶着してしまい、一度溶着すると、分離が非常に困難であるため問題となる。
However, in the firing method described in
また、特許文献2では、炉材の材質として、フェライトコア成形体と同系材質であればよく、厳密に組成が一致している必要はないという旨が記載されており、この文献記載の効果を得るためには、どの程度組成を一致させれば良いのかについては、不明である。
本発明の目的は、たとえば初透磁率や直流重畳特性等の磁気特性の標準偏差σやR、すなわちバラツキが小さく、磁気特性に優れたフェライトコアおよびその製造方法を提供することである。また、本発明は、磁気特性の標準偏差σやRを低く抑えることにより、フェライトコアの量産時における下限規格についての工程能力指数(Cpl)を大きくすることも目的とする。 It is an object of the present invention to provide a ferrite core having excellent magnetic properties and a standard deviation σ and R of magnetic properties such as initial magnetic permeability and direct current superimposition characteristics, that is, small variations, and a method for manufacturing the same. Another object of the present invention is to increase the process capability index (Cpl) for the lower limit standard in mass production of ferrite cores by keeping the standard deviation σ and R of magnetic properties low.
本発明者等は、Znを含有するフェライト原料から構成される成形体を焼成する際に、Znを含有するフェライトで構成される焼成用治具を使用し、上記成形体を構成するフェライト原料中のZnの含有量と、焼成用治具を構成するフェライト中のZnの含有量との差を、所定範囲内とすることにより、本発明の目的を達成できることを見出し、本発明を完成させるに至った。 The present inventors use a firing jig composed of ferrite containing Zn when firing a compact composed of a ferrite raw material containing Zn, and in the ferrite raw material constituting the compact In order to complete the present invention, it is found that the object of the present invention can be achieved by setting the difference between the Zn content in the ferrite and the Zn content in the ferrite constituting the firing jig within a predetermined range. It came.
すなわち、本発明に係るフェライトコアの製造方法は、
Znの酸化物および/または焼成後にZnの酸化物になる化合物を含有するフェライト原料で構成されている成形体を、Znの酸化物を含有するフェライトで構成されている焼成用治具を使用して焼成する焼成工程を有し、
前記成形体のZnの酸化物および/または焼成後にZnの酸化物になる化合物の前記フェライト原料全体に対する含有量のモル比である第1モル比(M1;mol%)と、前記焼成用治具のZnの酸化物の前記フェライト全体に対する含有量のモル比である第2モル比(M2;mol%)との差(M2−M1)が、ZnO換算で、−5mol%≦M2−M1≦5mol%であることを特徴とする。
That is, the method for manufacturing a ferrite core according to the present invention is as follows.
Using a firing jig composed of a ferrite material containing a Zn oxide and / or a ferrite raw material containing a compound that becomes a Zn oxide after firing using a ferrite containing Zn oxide Having a firing step of firing,
A first molar ratio (M1; mol%) which is a molar ratio of a content of the oxide of the molded body and / or a compound which becomes an oxide of Zn after firing to the entire ferrite raw material, and the firing jig The difference (M2−M1) from the second molar ratio (M2; mol%), which is the molar ratio of the content of Zn oxide to the entire ferrite, is −5 mol% ≦ M2−M1 ≦ 5 mol in terms of ZnO. %.
本発明に係るフェライトコアの製造方法においては、好ましくは、前記第1モル比と、前記第2モル比との差(M2−M1)が、ZnO換算で、−3mol%≦M2−M1≦3mol%である。 In the method for producing a ferrite core according to the present invention, preferably, a difference (M2-M1) between the first molar ratio and the second molar ratio is −3 mol% ≦ M2-M1 ≦ 3 mol in terms of ZnO. %.
本発明者等は、成形体のZnの含有量(M1)と焼成用治具のZnの含有量(M2)との差(M2−M1)の絶対値が大きすぎると、磁気特性の標準偏差σやR、すなわちバラツキが、大きくなり、工程能力指数(Cpl)が悪化し、結果として、フェライトコアの品質が低下してしまうことを、見出した。 If the absolute value of the difference (M2−M1) between the Zn content (M1) of the compact and the Zn content (M2) of the firing jig is too large, the present inventors have found that the standard deviation of the magnetic properties It has been found that σ and R, that is, variation increases, the process capability index (Cpl) deteriorates, and as a result, the quality of the ferrite core decreases.
すなわち、焼成用治具のZnの含有量(M2)が、成形体のZnの含有量(M1)に対して、多すぎても、また少なすぎても、フェライトコアの品質が低下してしまうことを、見出した。 That is, if the Zn content (M2) of the firing jig is too much or too little with respect to the Zn content (M1) of the molded body, the quality of the ferrite core will be degraded. I found out.
本発明に係るフェライトコアの製造方法においては、好ましくは、
前記焼成用治具が、前記成形体の周囲を取り囲む構造を有し、
前記焼成工程が、前記成形体が前記焼成用治具に周囲を取り囲まれた状態で焼成する工程である。
In the method for producing a ferrite core according to the present invention, preferably,
The firing jig has a structure surrounding the molded body;
The firing step is a step of firing in a state where the molded body is surrounded by the firing jig.
本発明に係るフェライトコアの製造方法においては、好ましくは、前記成形体が、さらに、Mnの酸化物および/または焼成後にMnの酸化物になる化合物を含有するMn−Zn系のフェライト原料で構成されている。 In the method for producing a ferrite core according to the present invention, preferably, the compact is further composed of a Mn—Zn-based ferrite raw material containing a Mn oxide and / or a compound that becomes a Mn oxide after firing. Has been.
本発明に係るフェライトコアの製造方法においては、好ましくは、前記焼成用治具が、さらに、Mnの酸化物を含有するMn−Zn系のフェライトで構成されている。 In the method for manufacturing a ferrite core according to the present invention, preferably, the firing jig is made of Mn—Zn-based ferrite containing an oxide of Mn.
本発明に係るフェライトコアの製造方法においては、好ましくは、前記焼成工程が、前記成形体を同時に複数個焼成する工程である。 In the method for producing a ferrite core according to the present invention, preferably, the firing step is a step of firing a plurality of the molded bodies simultaneously.
本発明に係るフェライトコアは、上記いずれかの方法で製造される。
本発明のフェライトコアは、各種電子機器に用いられるインダクタ、トランス、コイル等の磁心として用いることができる。
The ferrite core according to the present invention is manufactured by any one of the methods described above.
The ferrite core of the present invention can be used as a magnetic core for inductors, transformers, coils and the like used in various electronic devices.
本発明においては、成形体を構成するフェライト原料中のZnの含有量と、焼成用治具を構成するフェライト中のZnの含有量との差を、所定範囲内とすることにより、初透磁率や直流重畳特性等の磁気特性の標準偏差σやR、すなわちバラツキを、小さくできる。そのため、初透磁率や直流重畳特性の下限規格についての工程能力指数(Cpl)を大きくすることができ、量産時において、高品質のフェライトコアを製造することができる。 In the present invention, by setting the difference between the Zn content in the ferrite raw material constituting the compact and the Zn content in the ferrite constituting the firing jig within a predetermined range, the initial permeability And standard deviation σ and R of magnetic characteristics such as DC superimposition characteristics, that is, variations can be reduced. Therefore, it is possible to increase the process capability index (Cpl) for the lower limit specification of the initial magnetic permeability and DC superposition characteristics, and it is possible to manufacture a high quality ferrite core during mass production.
同様に、本発明によると、磁気特性の標準偏差σやR、すなわちバラツキを、小さくすることができるため、下限規格値を高い値に設定した場合においても、工程能力指数(Cpl)を大きくすることが可能となる。なお、下限規格についての工程能力指数(Cpl)は、下記式(1)で表される。
工程能力指数(Cpl)=(特性の平均値−下限規格値)/(3×標準偏差σ)…式(1)
Similarly, according to the present invention, since the standard deviation σ and R of magnetic characteristics, that is, the variation can be reduced, the process capability index (Cpl) is increased even when the lower limit standard value is set to a high value. It becomes possible. In addition, the process capability index | exponent (Cpl) about a minimum specification is represented by following formula (1).
Process capability index (Cpl) = (average value of characteristic−lower limit standard value) / (3 × standard deviation σ) (1)
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図1は本発明の一実施形態に係るフェライトコアの例を示す図、
図2は複数個の成形体が入った状態の焼成用治具の断面図、
図3は本発明の一実施形態に係るフェライトコアの焼成方法を示す図、
図4(a)〜(d)は本発明の一実施形態に係るフェライトコアの焼成治具を示す図、
図5は本発明の実施例における測定温度と初透磁率との関係を示すグラフ、
図6は本発明の実施例におけるM2−M1と、直流重畳特性の変化率(ΔμΔ)との関係を示すグラフである。
Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing an example of a ferrite core according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view of a firing jig in a state where a plurality of molded bodies are contained,
FIG. 3 is a diagram showing a method for firing a ferrite core according to an embodiment of the present invention,
4A to 4D are views showing a ferrite core firing jig according to an embodiment of the present invention,
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the measured temperature and initial permeability in the examples of the present invention,
FIG. 6 is a graph showing the relationship between M2-M1 and the rate of change of the DC superposition characteristic (Δμ Δ ) in the example of the present invention.
本実施形態のフェライトコアとしては、図1に示したトロイダル型のフェライトコア1のほか、EE型、FT型、ET型等を例示することができる。フェライトコアの形状はここに挙げたものに限定されず、適宜選択することができる。
Examples of the ferrite core of the present embodiment include the EE type, the FT type, the ET type and the like in addition to the toroidal
フェライトコア
本実施形態のフェライトコア1は、Znの酸化物を含有するフェライト組成物で構成されている。
Znの酸化物を含有するフェライト組成物としては、特に限定されないが、Mnの酸化物を含有するMn−Zn系のフェライト、Niの酸化物を含有するNi−Zn系のフェライト、Cuの酸化物を含有するCu−Zn系のフェライト等が例示される。本実施形態においては、高周波数帯域での初透磁率の低下や電源トランスとしたときの電力損失の増大が少なく、比較的安価に製造できるという理由より、Feの酸化物、Mnの酸化物およびZnの酸化物を含有するMn−Zn系のフェライトであることが好ましい。
Ferrite Core The
The ferrite composition containing a Zn oxide is not particularly limited, but a Mn—Zn ferrite containing a Mn oxide, a Ni—Zn ferrite containing a Ni oxide, and a Cu oxide. Cu-Zn based ferrite containing In the present embodiment, Fe oxide, Mn oxide, and Mn oxide are reduced because the initial permeability in a high frequency band is reduced and the increase in power loss when a power transformer is made is small and can be manufactured relatively inexpensively. It is preferably a Mn—Zn-based ferrite containing a Zn oxide.
Feの酸化物の含有量の範囲は、Fe2O3換算で51.0〜55.0mol%であることが好ましく、さらに好ましくは52.0〜54.0mol%である。
Range of the content of Fe oxide is preferably 51.0~55.0Mol% in
Feの酸化物の含有量が少なすぎると透磁率が低下したり、コアロスが増大する傾向にあり、多すぎても同様に、透磁率が低下したり、コアロスが増大する傾向にある。 If the content of Fe oxide is too small, the magnetic permeability tends to decrease or the core loss tends to increase. If the content is too large, the magnetic permeability tends to decrease or the core loss tends to increase.
Mnの酸化物の含有量の範囲は、MnO換算で18〜42mol%であることが好ましく、さらに好ましくは20〜40mol%である。 The content range of the Mn oxide is preferably 18 to 42 mol%, more preferably 20 to 40 mol% in terms of MnO.
Mnの酸化物の含有量が少なすぎるとキュリー点が実使用温度領域まで低下し、フェライトとしての特性が失われる傾向にあり、多すぎると透磁率が低下したり、コアロスが増大する傾向にある。 If the content of the Mn oxide is too small, the Curie point tends to decrease to the actual use temperature range, and the characteristics as a ferrite tend to be lost. If too much, the permeability tends to decrease or the core loss tends to increase. .
Znの酸化物の含有量の範囲は、ZnO換算で4〜27mol%であることが好ましく、さらに好ましくは6〜25mol%である。 The range of the content of Zn oxide is preferably 4 to 27 mol%, more preferably 6 to 25 mol% in terms of ZnO.
Znの酸化物の含有量が少なすぎると透磁率が低下したり、コアロスが増大する傾向にあり、多すぎるとキュリー点が実使用温度領域まで低下し、フェライトとしての特性が失われる。 If the content of the Zn oxide is too small, the magnetic permeability tends to decrease or the core loss tends to increase. If the content is too large, the Curie point decreases to the actual use temperature range, and the properties as a ferrite are lost.
また、本発明の目的を達成できる範囲において、上述したFeの酸化物、Mnの酸化物およびZnの酸化物以外にも、種々の添加物を含有させることが可能である。 In addition to the above-described oxide of Fe, oxide of Mn, and oxide of Zn, various additives can be contained within a range in which the object of the present invention can be achieved.
フェライトコアの製造方法
本実施形態のフェライトコア1は、各原料粉末を秤量・混合し、これを仮焼し、仮焼物を所定の平均粒径、粒度分布になるように粉砕し、その後、粉砕材料を造粒し、造粒物を所定の形状に成形した後、焼成することにより製造される。
以下、製造方法について具体的に説明する。
Ferrite core manufacturing method The
Hereinafter, the manufacturing method will be specifically described.
まず、出発原料として、上記した各酸化物あるいは焼成後にこれらの酸化物となる原料を用意する。焼成後に酸化物になる化合物としては、たとえば、炭酸塩、ハロゲン化合物、シュウ酸塩、硝酸塩、水酸化物、有機金属化合物等が挙げられる。なお、必要に応じて、上記した各酸化物あるいは焼成後にこれらの酸化物となる原料以外にも、副成分として種々の化合物を添加することができる。このような副成分の添加時期としては、特に限定はされないが、たとえば仮焼時、仮焼後の粉砕時等が挙げられる。 First, as starting materials, the above-described oxides or materials that become these oxides after firing are prepared. Examples of the compound that becomes an oxide after firing include carbonates, halogen compounds, oxalates, nitrates, hydroxides, organometallic compounds, and the like. If necessary, various compounds can be added as subcomponents in addition to the above-described oxides or raw materials that become these oxides after firing. The timing for adding such subcomponents is not particularly limited, and examples include the time of calcination and the time of pulverization after calcination.
用意した出発原料を、上記組成範囲となるように秤量し、焼成後の最終的な組成において、上記の範囲となるように調整する。 The prepared starting materials are weighed so as to be within the above composition range, and adjusted so as to be within the above range in the final composition after firing.
なお、原料混合物中には、原料中の不可避的不純物元素が含まれ得る。このような元素としては、B、Al、Si、P、Ca、Cr、Co、Na、K、S、Clなどが挙げられる。電力損失や磁気特性への影響を抑えるためには、これら各元素の組成物全体に対する重量比率が500ppm以下であることが好ましく、特にB、Pについては100ppm以下であることが好ましい。 The raw material mixture may contain inevitable impurity elements in the raw material. Examples of such elements include B, Al, Si, P, Ca, Cr, Co, Na, K, S, and Cl. In order to suppress the influence on power loss and magnetic characteristics, the weight ratio of these elements to the entire composition is preferably 500 ppm or less, and in particular, B and P are preferably 100 ppm or less.
秤量した出発原料を混合し、仮焼きを行う。仮焼きは、原料の熱分解、成分の均質化、フェライトの生成、焼結による超微粉の消失と適度の粒子サイズへの粒成長を起こさせ、原料混合物を後工程に適した形態に変換するために行われる。仮焼は酸化性雰囲気中、通常は空気中で行われる。仮焼温度は800〜1000℃、仮焼時間は1〜3時間とすることが好ましい。 The weighed starting materials are mixed and calcined. Calcining causes thermal decomposition of raw materials, homogenization of ingredients, formation of ferrite, disappearance of ultrafine powder due to sintering and grain growth to an appropriate particle size, and converts the raw material mixture into a form suitable for the subsequent process. Done for. Calcination is performed in an oxidizing atmosphere, usually in air. The calcination temperature is preferably 800 to 1000 ° C., and the calcination time is preferably 1 to 3 hours.
次に、上記にて得られた仮焼き材料の粉砕を行い、粉砕材料を得る。粉砕は、仮焼き材料の凝集をくずして適度の焼結性を有する粉体を製造するために行われる。仮焼き材料が大きい塊を形成しているときには、粗粉砕を行ってからボールミルやアトライターなどを用いて湿式粉砕を行う。 Next, the calcined material obtained above is pulverized to obtain a pulverized material. The pulverization is performed in order to produce a powder having appropriate sinterability by destroying the aggregation of the calcined material. When the calcined material forms a large lump, wet pulverization is performed using a ball mill or an attritor after coarse pulverization.
次に、粉砕材料の造粒(顆粒)を行い、造粒物を得る。造粒は、粉砕材料を適度な大きさの凝集粒子とし、成形に適した形態に変換するために行われる。こうした造粒法としては、たとえば、加圧造粒法やスプレードライ法などが挙げられる。スプレードライ法は、粉砕材料に、ポリビニルアルコールなどの通常用いられる結合剤を加えた後、スプレードライヤー中で霧化し、乾燥する方法である。 Next, the pulverized material is granulated (granular) to obtain a granulated product. The granulation is performed in order to convert the pulverized material into aggregated particles having an appropriate size and convert it into a form suitable for molding. Examples of such a granulation method include a pressure granulation method and a spray drying method. The spray drying method is a method in which a commonly used binder such as polyvinyl alcohol is added to the pulverized material, and then atomized in a spray dryer and dried.
次に、造粒物を所定形状に成形し、成形体を得る。造粒物の成形としては、たとえば、乾式成形、湿式成形、押出成形などが挙げられる。乾式成形法は、造粒物を、金型に充填して圧縮加圧(プレス)することにより行う成形法である。成形体の形状は、特に限定されず、用途に応じて適宜決定すればよい。 Next, the granulated product is molded into a predetermined shape to obtain a molded body. Examples of the molding of the granulated product include dry molding, wet molding, and extrusion molding. The dry molding method is a molding method in which a granulated product is filled in a mold and compressed and pressed (pressed). The shape of the molded body is not particularly limited, and may be appropriately determined according to the application.
次に、成形体の焼成を行い、焼結体(本実施形態のフェライト組成物)を得る。焼成は、多くの空隙を含んでいる成形体の粉体粒子間に、融点以下の温度で粉体が凝着する焼結を起こさせ、緻密な焼結体を得るために行われる。焼成は、好ましくは50〜300℃/時間で昇温した焼成炉にて1100〜1450℃で2〜8時間程度行う。 Next, the molded body is fired to obtain a sintered body (the ferrite composition of the present embodiment). Firing is performed in order to obtain a dense sintered body by causing sintering in which the powder adheres at a temperature lower than the melting point between the powder particles of the compact including many voids. Firing is preferably performed at 1100 to 1450 ° C. for about 2 to 8 hours in a firing furnace heated at 50 to 300 ° C./hour.
本実施形態においては、焼成する際に、Znの酸化物を含有するフェライトで構成される焼成用治具を使用し、上記成形体を構成するフェライト原料のZnの酸化物あるいは焼成後にZnの酸化物になる化合物の含有量と、焼成用治具を構成するフェライトのZnの酸化物の含有量との差を、所定範囲内とする。 In the present embodiment, when firing, a firing jig composed of ferrite containing an oxide of Zn is used, and Zn oxide of the ferrite raw material constituting the molded body or oxidation of Zn after firing The difference between the content of the compound to be a product and the content of the Zn oxide of ferrite constituting the firing jig is set within a predetermined range.
成形体のZnの酸化物あるいは焼成後にZnの酸化物になる化合物のフェライト原料全体に対する含有量のモル比である第1モル比(M1;mol%)と、焼成用治具のZnの酸化物のフェライト全体に対する含有量のモル比である第2モル比(M2;mol%)との差(M2−M1)は、ZnO換算で、−5mol%≦M2−M1≦5mol%であり、好ましくは、−3mol%≦M2−M1≦3mol%、さらに好ましくは、−2mol%≦M2−M1≦2mol%である。 First molar ratio (M1; mol%), which is the molar ratio of the oxide of Zn in the compact or the compound that becomes Zn oxide after firing to the entire ferrite raw material, and the oxide of Zn in the firing jig The difference (M2−M1) from the second molar ratio (M2; mol%), which is the molar ratio of the content of Fe to the entire ferrite, is −5 mol% ≦ M2−M1 ≦ 5 mol% in terms of ZnO, preferably −3 mol% ≦ M2-M1 ≦ 3 mol%, and more preferably −2 mol% ≦ M2-M1 ≦ 2 mol%.
成形体を構成するフェライト原料中のZnの含有量(M1)と、焼成用治具を構成するフェライト中のZnの含有量(M2)との差を、上記範囲内とすることにより、初透磁率や直流重畳特性等の磁気特性の標準偏差σやR、すなわちバラツキを、小さくできる。そして、磁気特性の標準偏差σやRを低く抑えることにより、初透磁率や直流重畳特性の下限規格についての工程能力指数(Cpl)を大きくすることができ、量産時において、高品質のフェライトコアを製造することができる。 By setting the difference between the Zn content (M1) in the ferrite raw material constituting the molded body and the Zn content (M2) in the ferrite constituting the firing jig within the above range, Standard deviations σ and R of magnetic characteristics such as magnetic susceptibility and DC superposition characteristics, that is, variations can be reduced. Further, by suppressing the standard deviations σ and R of the magnetic characteristics to be low, the process capability index (Cpl) for the lower limit standard of the initial magnetic permeability and the DC superimposition characteristics can be increased, and a high quality ferrite core at the time of mass production. Can be manufactured.
本発明者等は、フェライト成形体を構成するフェライト原料のZnの化合物の含有量(M1)と焼成用治具を構成するフェライトのZnの酸化物の含有量(M2)との差(M2−M1)の絶対値が大きすぎると、磁気特性の標準偏差σやR、すなわちバラツキが大きくなり、工程能力指数(Cpl)が悪化し、結果として、フェライトコアの品質が低下してしまうことを、見出した。
すなわち、焼成用治具のZnの含有量(M2)が、成形体のZnの含有量(M1)に対して、多すぎても、また少なすぎても、フェライトコアの品質が低下してしまうことを、見出した。
The present inventors have found that the difference (M2−) between the Zn content (M1) of the ferrite raw material composing the ferrite compact and the ferrite Zn content (M2) composing the firing jig. If the absolute value of M1) is too large, the standard deviations σ and R of the magnetic characteristics, that is, the variation increases, the process capability index (Cpl) deteriorates, and as a result, the quality of the ferrite core decreases. I found it.
That is, if the Zn content (M2) of the firing jig is too much or too little with respect to the Zn content (M1) of the molded body, the quality of the ferrite core will be degraded. I found out.
なお、その理由については、必ずしも明らかではないが、以下の理由によるものであると考えられる。
通常、複数個の成形体を焼成する際には、たとえば、図2に示す焼成用治具3に、複数の成形体を入れた状態で焼成する。なお、図2は、箱状の匣鉢と天板から構成される焼成用治具3の断面図であり、焼成用治具3の内部には、複数個の成形体が入った状態となっている。この際に、周囲を全て他の成形体に取り囲まれている成形体21の他に、焼成用治具3と直接接触する成形体22と、最表面に位置する成形体23とが不可避的に存在してしまう。
The reason for this is not necessarily clear, but is thought to be due to the following reason.
Usually, when baking a some molded object, it bakes, for example in the state which put the some molded object in the jig |
このとき、成形体のZnの含有量と焼成用治具のZnの含有量との差が、大きくなると(たとえば、5mol%以上となると)、焼成用治具3と接触する成形体22、および最表面に位置する成形体23の磁気特性が低下してしまうと考えられる。
At this time, when the difference between the Zn content of the compact and the Zn content of the firing jig becomes large (for example, 5 mol% or more), the compact 22 that comes into contact with the firing
すなわち、焼成用治具3と接触する成形体22、および最表面に位置する成形体23は、それぞれ異なる原因で、その表面付近のZnの含有量が、焼成の前後で変化する。そして、結果として、焼成後の焼結体の表面付近のZnの含有量と焼結体内部のZnの含有量とが異なる組成、つまり表面付近に主成分組成が変質した変質層が形成されてしまうため、磁気特性が低下してしまうと考えられる。
That is, the compact 22 that is in contact with the firing
焼成用治具3と接触する成形体22の表面付近のZnの含有量が変化する原因としては、焼成時に成形体22と焼成用治具3との接触面で、成形体22から焼成用治具3へ、または、焼成用治具3から成形体22へZnの移動が起こるためであると考えられる。
The reason why the Zn content in the vicinity of the surface of the molded
最表面に位置する成形体23の表面付近のZnの含有量が変化する原因としては、成形体23および焼成用治具3のZnが焼成により気化し、焼成用治具3から成形体23に、または、成形体23から焼成用治具3にZnの移動が起こるためであると考えられる。
The reason why the Zn content in the vicinity of the surface of the molded
上述した原因により、焼成用治具3と接触する成形体22、および最表面に位置する成形体23の磁気特性が、周囲を全て他の成形体に取り囲まれている成形体21の磁気特性と比較して低くなってしまい、結果として、量産工程における磁気特性の標準偏差σやR、すなわちバラツキが、大きくなってしまうと考えられる。
Due to the above-described causes, the magnetic properties of the molded
本発明の特徴点は、成形体を構成するフェライト原料のZnの化合物の含有量(M1)と、焼成用治具を構成するフェライトのZnの酸化物の含有量(M2)との差(M2−M1)を、所定範囲内、すなわち−5mol%≦M2−M1≦5mol%、好ましくは、−3mol%≦M2−M1≦3mol%とする点にある。このようにすることにより、上記問題点が解決でき、量産工程において、磁気特性、たとえば初透磁率や直流重畳特性の工程能力指数(Cpl)を大きくすることができ、高品質のフェライトコアを製造することができる。
The feature of the present invention is that the difference (M2) between the Zn content (M1) of the ferrite raw material composing the compact and the ferrite Zn content (M2) composing the firing jig. −M1) is within a predetermined range, that is, −5 mol% ≦ M 2 −
特に、LANカード等の通信用トランス、高周波電源トランス等の用途に使用されるフェライトコアは、小型化への要求が強い。しかし、フェライトコアを小型化すると、フェライトコアの体積に対するフェライトコアの表面積が増加するため、上記Znの移動によりフェライトコア表面に形成される変質層の、フェライトコアの体積に占める割合が、増大するため、その影響が相対的に大きくなる。本発明によると、上記Znの移動の問題を有効に解決することができるため、小型化されていないフェライトコアにつてはもとより、フェライトコアを小型化した場合に、特にその効果が発揮できる。 In particular, ferrite cores used for applications such as communication transformers such as LAN cards and high-frequency power transformers have a strong demand for miniaturization. However, when the ferrite core is reduced in size, the surface area of the ferrite core increases with respect to the volume of the ferrite core, so that the proportion of the altered layer formed on the ferrite core surface due to the movement of Zn increases in the ferrite core volume. Therefore, the influence becomes relatively large. According to the present invention, the problem of Zn migration can be effectively solved, so that the effect can be exhibited particularly when the ferrite core is downsized as well as the ferrite core that is not downsized.
なお、焼成用治具を構成するフェライトのZnの含有量以外の組成としては、Znの含有量が上記範囲内となる組成であれば、特に限定されないが、たとえば、Mn−Zn系のフェライト、Ni−Zn系のフェライト、Cu−Zn系のフェライト等が挙げられる。本実施形態においては、好ましくは、焼成する成形体と同系の組成であることが好ましく、特に好ましくは、Feの酸化物、Mnの酸化物およびZnの酸化物を含有するMn−Zn系のフェライトである。 The composition other than the Zn content of the ferrite constituting the firing jig is not particularly limited as long as the Zn content is within the above range. For example, Mn—Zn ferrite, Ni-Zn based ferrite, Cu-Zn based ferrite and the like can be mentioned. In the present embodiment, it is preferable that the composition is the same as that of the molded body to be fired, and particularly preferable is a Mn—Zn-based ferrite containing an oxide of Fe, an oxide of Mn, and an oxide of Zn. It is.
上記焼成用治具としては、特に限定されないが、たとえば、図3に示す焼成用セッター31が使用できる。図3は、焼成用セッター31の上に、1個または2個以上の成形体2を載せて焼成する方法であり、図3に示すように、2個以上の成形体を焼成する場合には、焼成用セッター31の上に成形体を積み上げた状態で焼成しても良い。
Although it does not specifically limit as said jig | tool for baking, For example, the
また、焼成用治具としては、成形体の周囲を取り囲む構造を有していることが好ましい。成形体の周囲を取り囲む構造を有する焼成用治具としては、たとえば図4(a)〜(d)に示す焼成用治具が使用できる。焼成時に使用する焼成用治具を成形体の周囲を取り囲む構造とすることにより、焼成時におけるZnの気化が原因となる成形体の表面付近のZnの移動を有効に防止することができる。したがって、上記焼成用セッター31でも本発明の効果は十分に得られるが、さらなる磁気特性の向上という観点より、成形体の周囲を取り囲む構造を有する焼成用治具を、好適に使用することができる。
In addition, the firing jig preferably has a structure surrounding the molded body. As a firing jig having a structure surrounding the periphery of the molded body, for example, firing jigs shown in FIGS. 4A to 4D can be used. By making the firing jig used during firing surround the periphery of the compact, it is possible to effectively prevent the movement of Zn in the vicinity of the surface of the compact due to the vaporization of Zn during firing. Therefore, the firing
図4(a)は、箱状の匣鉢と、天板から構成される焼成用治具である。この焼成用治具を使用する場合においては、箱状の匣鉢に成形体を1個または2個以上入れ、匣鉢の上に天板を載せることにより蓋をして、焼成する。 Fig.4 (a) is the baking jig comprised from a box-shaped mortar and a top plate. In the case of using this firing jig, one or two or more shaped bodies are put in a box-shaped bowl, and a top plate is placed on the bowl and the lid is covered and fired.
図4(b)は、円板状の底板と、中央部に中空を有する円筒状の側板と、円板状の天板から構成される焼成用治具である。この焼成用治具を使用する場合においては、まず、円板状の底板の上に、中央部に中空を有する円筒状の側板を載せ、匣鉢を形成し、この匣鉢に成形体を1個または2個以上入れる。次に、匣鉢の上に円板状の天板を載せることにより蓋をして、焼成する。 FIG. 4B shows a firing jig composed of a disk-shaped bottom plate, a cylindrical side plate having a hollow in the center, and a disk-shaped top plate. In the case of using this firing jig, first, a cylindrical side plate having a hollow in the center is placed on a disc-shaped bottom plate to form a bowl, and a molded body is placed in this bowl. Put one or more. Next, a lid is placed by placing a disk-shaped top plate on the mortar and firing.
図4(c)は、図4(b)と同様に、円板状の底板と、中央部に中空を有する円筒状の側板と、円板状の天板から構成される焼成用治具であり、中央部に中空を有する円筒状の側板が複数重ねられた構成となっている。このように、中央部に中空を有する円筒状の側板を複数重ねることにより、焼成する成形体の数に合わせて、焼成用治具内の容積を調整することができる。 FIG. 4 (c) is a firing jig composed of a disk-shaped bottom plate, a cylindrical side plate having a hollow in the center, and a disk-shaped top plate, as in FIG. 4 (b). There is a configuration in which a plurality of cylindrical side plates having a hollow in the center are stacked. Thus, by stacking a plurality of cylindrical side plates having a hollow in the center, the volume in the firing jig can be adjusted in accordance with the number of molded bodies to be fired.
図4(d)は、底板と、四枚の側板と、天板から構成される焼成用治具である。この焼成用治具を使用する場合においては、まず、底板の上に、四枚の側板を載せ、匣鉢を形成し、この匣鉢に成形体を1個または2個以上入れる。次に、天板を載せることにより蓋をして、焼成する。
このような工程を経て、本実施形態に係るフェライトコアは製造される。
FIG. 4D shows a firing jig including a bottom plate, four side plates, and a top plate. In the case of using this firing jig, first, four side plates are placed on the bottom plate to form a mortar, and one or more shaped bodies are put into the mortar. Next, the top plate is placed on the lid and fired.
Through such a process, the ferrite core according to the present embodiment is manufactured.
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。
たとえば、本発明の製造方法により製造されるフェライト磁心の具体的形状は図1に示すものに限定されず、種々の形状を採用し得る。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified within the scope of the present invention.
For example, the specific shape of the ferrite magnetic core manufactured by the manufacturing method of the present invention is not limited to that shown in FIG. 1, and various shapes can be adopted.
以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。 Hereinafter, although this invention is demonstrated based on a more detailed Example, this invention is not limited to these Examples.
実施例1
主成分および副成分の出発原料を準備した。主成分の出発原料としては、Fe2 O3 、Mn3 O4 、ZnOを用いた。また、副成分の出発原料としては、SiO2、CaOを用いた。これらの出発原料は、焼成後の組成が以下のようになるように、秤量した。
Fe2 O3:52mol%
MnO:30mol%
ZnO:18mol%
SiO2:0.012重量%
CaO:0.030重量%
なお、主成分であるFe2 O3 、MnO、ZnOの量は、主成分全体に対するmol%で、副成分であるSiO2、CaOの添加量はフェライト組成物全体に対する重量%で表した。
Example 1
The starting material of the main component and the subcomponent was prepared. Fe 2 O 3 , Mn 3 O 4 , and ZnO were used as starting materials for the main components. Further, SiO 2 and CaO were used as starting materials for the subcomponents. These starting materials were weighed so that the composition after firing was as follows.
Fe 2 O 3 : 52 mol%
MnO: 30 mol%
ZnO: 18 mol%
SiO 2 : 0.012% by weight
CaO: 0.030% by weight
The amounts of the main components Fe 2 O 3 , MnO, and ZnO are mol% with respect to the entire main components, and the addition amounts of the SiO 2 and CaO as subcomponents are expressed in weight% with respect to the entire ferrite composition.
次に、これらの原料を、以下の条件で配合、仮焼成、粉砕を行いフェライト材料を調製した。
・配合および粉砕用ポット:ステンレスボールミルポット使用
・配合および粉砕用メディア:スチールボール使用
・配合時間:16時間
・仮焼成条件:850℃、3時間
・仮焼き後の粉砕時間:8時間
得られたフェライト材料100重量部にバインダーとしてのポリビニルアルコールを1.0重量部添加して造粒して造粒物とし、加圧成形し、成形体とした。なお、成形体は、外径10mm、内径5mm、高さ3mmのトロイダル形状とした。
Next, these materials were blended, pre-fired, and pulverized under the following conditions to prepare a ferrite material.
-Pot for blending and grinding: Stainless steel ball mill pot used-Media for blending and grinding: Steel ball used-Blending time: 16 hours-Temporary firing conditions: 850 ° C, 3 hours-Grinding time after calcining: 8 hours 1.0 part by weight of polyvinyl alcohol as a binder was added to 100 parts by weight of the ferrite material and granulated to give a granulated product, which was pressure-molded to obtain a molded body. The molded body had a toroidal shape with an outer diameter of 10 mm, an inner diameter of 5 mm, and a height of 3 mm.
次に、得られた成形体を焼成した。成形体の焼成は、図3に示す焼成用セッターを使用し、焼成用セッターの上に、3個の成形体を載せた状態で行った。なお、使用した焼成用セッターの組成は、表1に示した各組成とし、それぞれ、使用した焼成用セッターの組成が異なるトロイダル形状のフェライトコア試料1〜5を作製した。
Next, the obtained molded body was fired. The compact was fired using the firing setter shown in FIG. 3 with three compacts placed on the firing setter. The composition of the firing setter used was the composition shown in Table 1, and toroidal
その他の焼成条件は、昇温速度:300℃/時間、焼成温度:1200〜1400℃、焼成時間:3時間、冷却速度:200℃/時間とした。なお、安定温度から室温までの雰囲気はMn−Znフェライトの平衡酸素分圧に従い設定した。 The other firing conditions were a heating rate: 300 ° C./hour, a firing temperature: 1200 to 1400 ° C., a firing time: 3 hours, and a cooling rate: 200 ° C./hour. The atmosphere from the stable temperature to room temperature was set according to the equilibrium oxygen partial pressure of Mn—Zn ferrite.
上記にて得られたフェライトコア試料1〜5に、銅製ワイヤー(線径0.35mm)を20回巻回し、初透磁率μiの測定を行った。
初透磁率μiは、ヒューレットパッカード社製プレシジョンLCRメータ4284Aによりインダクタンス値を測定し、10kHz、10mV、DC=0mA、温度範囲−50〜120℃の条件で測定を行った。結果を図5に示す。
The
The initial permeability μi was measured under the conditions of 10 kHz, 10 mV, DC = 0 mA, and a temperature range of −50 to 120 ° C. by measuring an inductance value with a Precision LCR meter 4284A manufactured by Hewlett-Packard. The results are shown in FIG.
なお、初透磁率μiの測定は、フェライトコア試料のうち、焼成用セッターと直接接触した状態で焼成したフェライトコア試料を使用した。すなわち、本実施例においては、図3における成形体24の焼結後のフェライトコア試料を使用し、成形体と焼成用セッターとの接触面でのZnの移動の影響について、確認を行った。 The initial permeability μi was measured using a ferrite core sample fired in a state of direct contact with the firing setter among the ferrite core samples. That is, in this example, the ferrite core sample after sintering the compact 24 in FIG. 3 was used, and the influence of Zn movement on the contact surface between the compact and the firing setter was confirmed.
評価1
表1に、フェライトコア試料1〜5を焼成する際に使用した焼成用セッターの組成、成形体のZnOの含有量のモル比である第1モル比(M1;mol%)と焼成用セッターのZnOの含有量のモル比である第2モル比(M2;mol%)との差(M2−M1)を示す。また、図5に各試料の−50〜120℃における測定温度と初透磁率との関係を示すグラフを示す。
Table 1 shows the composition of the setter for firing used when firing the
図5より、M2−M1=0mol%である試料2は、いずれの測定温度においても、他の試料1,3〜5と比較して、初透磁率が高くなることが確認できた。つまり、焼成用セッターのZnOの含有量(M2)が、成形体のZnOの含有量(M1)より多くした試料1、焼成用セッターのZnOの含有量(M2)が、成形体のZnOの含有量(M1)より少なくした試料3〜5は、いずれも、M2−M1=0mol%である試料2と比較して初透磁率が低くなる結果となった。
From FIG. 5, it was confirmed that the
また、成形体のZnOの含有量(M1)と焼成用セッターのZnOの含有量(M2)との差(M2−M1)の絶対値が大きな試料(たとえば、試料1、試料5)は、高温側の初透磁率が、特に低くなる結果となった。なお、使用した焼成用セッターのZnOの含有量(M2)が、成形体のZnOの含有量(M1)より多くした試料1は、低温側での初透磁率の低下の幅が比較的小さかったが、M2−M1=0mol%である試料2より劣る結果であった。
Also, samples (for example,
この結果より、使用する焼成用セッターのZnOの含有量(M2)が、成形体のZnOの含有量(M1)より多くても、少なくても初透磁率が低下すること、および焼成用セッターのZnOの含有量(M2)と、成形体のZnOの含有量(M1)との差(M2−M1)の絶対値が大きくなると、初透磁率の低下も大きくなることが確認できた。したがって、焼成用セッターと直接接触した状態で焼成する成形体の焼結後の初透磁率の低下を防止するためには、焼成時に使用する焼成用セッターのZnOの含有量(M2)と成形体のZnOの含有量(M1)との差が小さい方が好ましい。 From this result, the initial permeability decreases if the ZnO content (M2) of the firing setter used is greater or less than the ZnO content (M1) of the molded body, and the firing setter It was confirmed that when the absolute value of the difference (M2−M1) between the ZnO content (M2) and the ZnO content (M1) of the molded body increases, the decrease in the initial magnetic permeability also increases. Therefore, in order to prevent a decrease in the initial permeability after sintering of the compact that is fired in direct contact with the firing setter, the ZnO content (M2) of the firing setter used during firing and the compact It is preferable that the difference from the ZnO content (M1) is smaller.
実施例2
主成分の最終組成が、Fe2 O3:53mol%、MnO:30mol%、ZnO:17mol%となるように出発原料を準備した以外は、実施例1と同様にして、トロイダル形状の成形体を作製し、焼成を行った。
焼成は、図4(a)に示す焼成用治具の内部に、300個の成形体試料を入れ、成形体試料が焼成用治具に取り囲まれた状態で行った。また、本実施例においては、焼成用治具のZnOの含有量(M2)をそれぞれ変化させ、表2に示すフェライトコア試料6〜15を作製した。すなわち、フェライトコア試料6〜15は、焼成した成形体の組成は同じで、焼成時に使用した焼成用治具のZnOの含有量(M2)がそれぞれ異なる試料である。表2に、使用した焼成用治具のZnOの含有量のモル比である第2モル比(M2;mol%)と成形体のZnOの含有量のモル比である第1モル比(M1;mol%)との差(M2−M1)を示す。なお、その他の焼成条件は、実施例1と同様とした。
Example 2
A toroidal shaped molded body was prepared in the same manner as in Example 1 except that the starting materials were prepared so that the final composition of the main components was Fe 2 O 3 : 53 mol%, MnO: 30 mol%, ZnO: 17 mol%. It produced and baked.
Firing was performed in a state where 300 molded body samples were placed in the firing jig shown in FIG. 4A and the molded body samples were surrounded by the firing jig. In this example, the ferrite core samples 6 to 15 shown in Table 2 were produced by changing the ZnO content (M2) of the firing jig. That is, the ferrite core samples 6 to 15 are samples having the same composition of the fired molded bodies and different ZnO contents (M2) in the firing jig used during firing. In Table 2, the second molar ratio (M2; mol%) which is the molar ratio of the ZnO content of the used firing jig and the first molar ratio (M1; which is the molar ratio of the ZnO content of the compact). mol%) (M2−M1). The other firing conditions were the same as in Example 1.
焼成により得られたフェライトコア試料6〜15について、初透磁率μiの測定および直流重畳特性(増分透磁率:μΔ)の測定を行った。なお、本実施例においては、初透磁率μiは、実施例1と同様の測定条件にて、各フェライトコア試料6〜15について、300個の中から任意にそれぞれ100個のサンプルについて測定を行い、その平均および標準偏差σを算出し、評価を行った。表2に結果を示す。 The ferrite core samples 6 to 15 obtained by firing were measured for initial permeability μi and DC superposition characteristics (incremental permeability: μ Δ ). In this example, the initial permeability μi was measured for 100 samples of each of the ferrite core samples 6 to 15 arbitrarily from 300 samples under the same measurement conditions as in Example 1. The average and standard deviation σ were calculated and evaluated. Table 2 shows the results.
直流重畳特性μΔは、初透磁率μiの測定時と同様に、各フェライトコア試料6〜15に、銅製ワイヤー(線径0.35mm)を20回巻回した試料について、測定を行った。 The DC bias characteristics mu delta, in the same manner as in the measurement of the initial permeability .mu.i, each ferrite core samples 6-15, the copper wire (diameter 0.35 mm) for 20 times wrapping sample were measured.
直流重畳特性μΔは、各フェライトコア試料6〜15について、プレシジョンLCRメータ4284Aにより、交流成分の周波数、振幅を一定にし、所定の直流バイアス磁界下(H=33.2A/m)、測定温度−40℃、0℃、25℃および85℃の条件で測定を行った。 The direct current superimposition characteristic μ Δ is measured for each of the ferrite core samples 6 to 15 by using a precision LCR meter 4284A, with the frequency and amplitude of the alternating current component kept constant, under a predetermined direct current bias magnetic field (H = 33.2 A / m) Measurements were performed at -40 ° C, 0 ° C, 25 ° C and 85 ° C.
なお、直流重畳特性μΔは、焼成用治具と直接接触した状態で焼成することにより得られたフェライトコア試料について、測定を行い、M2−M1=0mol%であるフェライトコア試料6の直流重畳特性μΔに対する変化率(ΔμΔ;%)で評価した。結果を表3に示す。 The direct current superimposition characteristic μΔ was measured for a ferrite core sample obtained by firing in a state of direct contact with the firing jig, and the direct current superposition characteristic of the ferrite core sample 6 in which M2−M1 = 0 mol% was obtained. It was evaluated in; (% Δμ Δ) the rate of change on the properties mu delta. The results are shown in Table 3.
評価2
表2に、−40℃、25℃および85℃における各フェライトコア試料の初透磁率の平均値および標準偏差σ、初透磁率についての下限規格の工程能力指数(Cpl)、および工程能力指数(Cpl)の最小値を示す。なお、初透磁率についての下限規格の工程能力指数(Cpl)は、下記式(1)により算出した。工程能力指数(Cpl)は大きい方が好ましい。また、工程能力指数(Cpl)の最小値は、−40℃、25℃および85℃における工程能力指数(Cpl)のうち最小のものを工程能力指数(Cpl)の最小値とした。
工程能力指数(Cpl)=(特性の平均値−下限規格値)/(3×標準偏差σ)…式(1)
Table 2 shows the average initial permeability and standard deviation σ of each ferrite core sample at −40 ° C., 25 ° C. and 85 ° C., the process capability index (Cpl) of the lower limit standard for the initial permeability, and the process capability index ( Cpl) is the minimum value. In addition, the process capability index | exponent (Cpl) of the minimum specification about initial permeability was computed by following formula (1). A larger process capability index (Cpl) is preferred. Moreover, the minimum value of the process capability index (Cpl) was defined as the minimum value of the process capability index (Cpl) among the process capability indexes (Cpl) at −40 ° C., 25 ° C., and 85 ° C.
Process capability index (Cpl) = (average value of characteristic−lower limit standard value) / (3 × standard deviation σ) (1)
表2より、M2−M1=0mol%である実施例の試料6は、−40℃、25℃および85℃において、M2−M1≠0mol%である他の試料7〜15と比較して、初透磁率の平均値が良好な値となった。また、M2−M1=0mol%である実施例の試料6の初透磁率の標準偏差σは、−40℃、25℃および85℃のいずれの温度においても、M2−M1≠0mol%である他の試料7〜15と比較して、低い値となり、同条件で作製した試料内でのバラツキが小さい良好な結果となった。
From Table 2, the sample 6 of the example in which M2−M1 = 0 mol% is first compared with
一方、M2−M1<0mol%、すなわち、使用した焼成用治具のZnOの含有量(M2)が成形体のZnOの含有量(M1)より少ない試料7〜10は、M2−M1の絶対値の増加に伴い、−40℃、25℃および85℃の各温度において、初透磁率の平均値および標準偏差σが悪化する傾向にあった。この傾向は、25℃,85℃において、特に顕著であった。なかでも、M2−M1=−6.8,−9.0mol%とした比較例の試料9,10は、25℃および85℃の各温度において、標準偏差σが、400を超え、同条件で作製した試料内でのバラツキが、特に大きくなる結果となった。
On the other hand, M2−M1 <0 mol%, that is,
また、M2−M1<0mol%である試料において、初透磁率についての下限規格の工程能力指数(Cpl)は、M2−M1の絶対値の増加に伴い、−40℃、25℃および85℃の各温度において、小さな値となる傾向にあり、M2−M1=−6.8,−9.0mol%とした比較例の試料9,10は、工程能力指数(Cpl)の最小値が、1.0未満となる結果となった。
In addition, in the sample where M2-M1 <0 mol%, the process capability index (Cpl) of the lower limit standard for the initial permeability is −40 ° C., 25 ° C., and 85 ° C. as the absolute value of M2-M1 increases. At each temperature, it tends to be a small value, and the
同様に、M2−M1>0mol%、すなわち、使用した焼成用治具のZnOの含有量(M2)が成形体のZnOの含有量(M1)より多い試料11〜15は、M2−M1の増加に伴い、−40℃、25℃および85℃の各温度において、初透磁率の平均値および標準偏差σが悪化する傾向にあった。この傾向は、25℃,85℃において、特に顕著であった。なかでも、M2−M1=5.1,8.5mol%とした比較例の試料14,15は、85℃において、標準偏差σが350を超え、同条件で作製した試料内でのバラツキが、特に大きくなる結果となった。 Similarly, samples 11 to 15 in which M2-M1> 0 mol%, that is, the ZnO content (M2) of the used firing jig is larger than the ZnO content (M1) of the molded body are increased in M2-M1. As a result, at each temperature of −40 ° C., 25 ° C., and 85 ° C., the average value of the initial permeability and the standard deviation σ tended to deteriorate. This tendency was particularly remarkable at 25 ° C. and 85 ° C. Among them, the samples 14 and 15 of the comparative example in which M2−M1 = 5.1 and 8.5 mol% have a standard deviation σ exceeding 350 at 85 ° C., and the variation in the sample manufactured under the same conditions is The result was particularly large.
また、M2−M1>0mol%である試料において、初透磁率についての下限規格の工程能力指数(Cpl)は、M2−M1の増加に伴い、−40℃、25℃および85℃の各温度において、小さな値となる傾向にあり、M2−M1=5.1,8.5mol%とした比較例の試料14,15は、工程能力指数(Cpl)の最小値が、1.0未満となる結果となった。 In addition, in the sample where M2-M1> 0 mol%, the process capability index (Cpl) of the lower limit standard for the initial magnetic permeability is at −40 ° C., 25 ° C. and 85 ° C. as M2-M1 increases. As a result, the samples 14 and 15 of the comparative example in which M2−M1 = 5.1 and 8.5 mol% tend to be a small value, and the minimum value of the process capability index (Cpl) is less than 1.0. It became.
この結果より、フェライトコアの磁気特性の標準偏差σ、特に初透磁率の標準偏差σを小さくし、工程能力指数(Cpl)を向上させるためには、M2−M1が、−5mol%≦M2−M1≦5mol%であることが望ましく、好ましくは−3mol%≦M2−M1≦3mol%であることが確認できた。 From this result, in order to reduce the standard deviation σ of the magnetic properties of the ferrite core, particularly the standard deviation σ of the initial permeability, and improve the process capability index (Cpl), M2−M1 is −5 mol% ≦ M2−. It was desirable that M1 ≦ 5 mol%, and it was confirmed that preferably −3 mol% ≦ M2-M1 ≦ 3 mol%.
評価3
表3に、各フェライトコア試料のM2−M1の値、および−40℃、0℃、25℃および85℃における直流重畳特性の変化率(ΔμΔ)を示す。また、図6は、M2−M1と、直流重畳特性の変化率(ΔμΔ)との関係を示すグラフである。
なお、本実施例において、同組成の試料について直流重畳特性の測定を行い、測定した試料の中で最も特性の良い(μΔが高い)試料、すなわち特性の最良点の試料と、最も特性の低い(μΔが低い)試料、すなわち特性の最悪点の試料とを調べたところ、特性の最良点の試料は、M2−M1=0mol%とした試料6と同等の特性を有すること、および特性の最悪点の試料は、焼成用治具と直接接触した状態で焼成した試料であることが確認できた。そこで、直流重畳特性の変化率(ΔμΔ)を、焼成用治具と直接接触した状態で焼成した試料、すなわち特性の最悪点の試料と、M2−M1=0mol%とした試料6との直流重畳特性の測定結果に基づき、下記式(2)により算出した。
ΔμΔ=((μΔ(特性の最悪点の試料)−μΔ(試料6))/μΔ(試料6))×100…式(2)
なお、直流重畳特性の変化率(ΔμΔ)の値が小さくなると、バラツキの指標として特性の最良点と最悪点との差を表すRの値も小さくなると考えられる。
Table 3 shows the value of M2-M1 of each ferrite core sample and the change rate (Δμ Δ ) of the DC superposition characteristics at −40 ° C., 0 ° C., 25 ° C., and 85 ° C. FIG. 6 is a graph showing the relationship between M2-M1 and the rate of change (Δμ Δ ) in the DC superimposition characteristics.
In this example, the direct current superposition characteristics of the sample having the same composition are measured, and among the measured samples, the sample having the best characteristic (μ Δ is high), that is, the sample having the best characteristic and the most characteristic When a low ( μΔ is low) sample, that is, a sample with the worst point of the characteristics was examined, the sample with the best characteristics had the same characteristics as the sample 6 with M2−M1 = 0 mol%, and the characteristics It was confirmed that the worst sample was a sample fired in direct contact with the firing jig. Therefore, the direct current of the sample fired in a state of direct contact with the firing jig, that is, the worst point sample of the characteristic, and the sample 6 with M2−M1 = 0 mol% is set as the direct current superposition characteristic change rate (Δμ Δ ). Based on the measurement result of the superimposition characteristic, it calculated by the following formula (2).
Δμ Δ = ((μ Δ (sample of worst point of characteristic) −μ Δ (sample 6)) / μ Δ (sample 6)) × 100 (2)
Note that when the value of change rate (Δμ Δ ) of the DC superimposition characteristic is small, it is considered that the value of R representing the difference between the best point and the worst point of the characteristic is also small as a variation index.
表3より、−5mol%≦M2−M1≦5mol%である実施例の試料7,8,11〜13は、−40℃、0℃、25℃および85℃の各温度において、直流重畳特性の変化率(ΔμΔ)が低く、良好な結果となった。なかでも、−3mol%≦M2−M1≦3mol%である試料7,11および12は、−40℃、0℃、25℃および85℃のいずれの温度においても、直流重畳特性の変化率(ΔμΔ)の絶対値が10%以下となり、特に良好な結果となった。
From Table 3,
一方、M2−M1=−6.8,−9.0mol%とした比較例の試料9,10は、−40℃、0℃、25℃および85℃のいずれの温度においても、直流重畳特性の変化率(ΔμΔ)が−10%を下回る結果となった。同様に、M2−M1=5.1,8.5mol%とした比較例の試料14,15は、0℃および25℃において、直流重畳特性の変化率(ΔμΔ)が−10%を超える結果となった。
On the other hand, the
この結果より、直流重畳特性の変化率(ΔμΔ)を小さく抑える、すなわち、焼成用治具と直接接触した状態で焼成することにより得られたフェライトコア試料の直流重畳特性の劣化を小さくするためには、M2−M1は、−5mol%≦M2−M1≦5mol%であることが望ましく、好ましくは−3mol%≦M2−M1≦3mol%であることが確認できた。本実施例においては、M2−M1の絶対値が大きくなるに従って、直流重畳特性の変化率(ΔμΔ)が悪化し、直流重畳特性の劣化が顕著になる傾向が確認され、この傾向は、図6からも明らかである。 From this result, in order to reduce the rate of change of the DC superposition characteristics (Δμ Δ ), that is, to reduce the deterioration of the DC superposition characteristics of the ferrite core sample obtained by firing in direct contact with the firing jig. In addition, M2-M1 is desirably −5 mol% ≦ M2-M1 ≦ 5 mol%, and it was confirmed that preferably −3 mol% ≦ M2-M1 ≦ 3 mol%. In this embodiment, as the absolute value of M2-M1 increases, the rate of change of the DC superimposition characteristic (Δμ Δ ) deteriorates, and the tendency of the deterioration of the DC superimposition characteristic to be remarkable is confirmed. 6 is clear.
なお、比較例の試料9,10,14,15において、特に初透磁率μiおよび直流重畳特性μΔの劣化が大きかった試料は、焼成用治具に直接接触していた試料であった。これらの試料について、フェライトコアの表面を分析したところ、フェライトコア表面のZnOの増加または減少が確認された。
Note that in the
参考実験例
主成分の最終組成をFe2 O3:52mol%、MnO:26mol%、ZnO:22mol%とし、焼成工程において、使用した焼成用セッターをアルミナ製のセッターとした以外は、実施例1と同様にして、トロイダル形状のフェライトコア試料16〜18を作製した。作製したフェライトコア試料16〜18について、実施例1と同様の条件で初透磁率μiの測定を行った。アルミナ製のセッターは、従来より、一般的に使用されているセッターである。本参考実験例は、焼成用治具としてフェライトから構成されていない治具を使用した場合におけるZnの移動の影響の検討を行った。なお、本参考実験例で使用したアルミナセッターには、Znがほとんど含有されていなかった。
The final composition of Reference Experiment main component Fe 2 O 3: 52mol%, MnO: 26mol%, ZnO: and 22 mol%, in the firing step, except that the firing setter used was alumina setters, Example 1 In the same manner, toroidal ferrite core samples 16 to 18 were produced. With respect to the manufactured ferrite core samples 16 to 18, the initial permeability μi was measured under the same conditions as in Example 1. The setter made of alumina is a setter generally used conventionally. In this reference experimental example, the influence of Zn movement when a jig not made of ferrite was used as a firing jig was examined. In addition, the alumina setter used in this reference experimental example contained almost no Zn.
本参考実験例においては、図3に示す焼成用セッター31としてアルミナ製セッターを使用し、各成形体24,25,26の焼結後の試料をそれぞれフェライトコア試料16,17,18とした。
In this reference experimental example, an alumina setter was used as the firing
表4に、本参考実験例におけるフェライトコア試料16,17,18の初透磁率μiおよび、最も初透磁率が良好であったフェライトコア試料17の初透磁率の値を100%とした時の、各フェライトコア試料の初透磁率の割合を百分率で示した。 Table 4 shows the initial permeability μi of the ferrite core samples 16, 17, and 18 in this reference experimental example and the initial permeability value of the ferrite core sample 17 having the best initial permeability as 100%. The percentage of initial permeability of each ferrite core sample is shown as a percentage.
表4より明らかなように、アルミナセッターと直接接触した状態で焼成した成形体24の焼結体であるフェライト試料16の初透磁率は、フェライトコア試料17に対して、66%と低い値となった。この結果より、直接アルミナセッターと接触した状態で焼成することにより初透磁率が劣化することが確認できた。
As is apparent from Table 4, the initial permeability of the ferrite sample 16 which is a sintered body of the molded
同様に、最上段に位置する状態で焼成した成形体26の焼結体であるフェライトコア試料18の初透磁率も、フェライトコア試料17に対して、74%と低い値となった。この結果より、直接アルミナセッターと接触した状態で焼成した成形体だけでなく、最上段に位置する状態で焼成した成形体も、初透磁率が劣化することが確認できた。
Similarly, the initial permeability of the ferrite core sample 18, which is a sintered body of the molded
また、初透磁率μiの劣化が大きかった試料16,18について、フェライトコアの表面を分析したところ、フェライトコア表面のZnOの減少および不純物の増加が確認された。すなわち、焼成時には、焼成用治具との接触面におけるZnの移動だけでなく、Znの気化によるZnの移動も起こっており、このZnの移動が、フェライトコアの磁気特性に多大な影響を与えることが確認できた。 Further, when the surface of the ferrite core was analyzed for Samples 16 and 18 in which the initial permeability μi was greatly deteriorated, a decrease in ZnO and an increase in impurities on the ferrite core surface were confirmed. That is, at the time of firing, not only the movement of Zn on the contact surface with the firing jig but also the movement of Zn by vaporization of Zn occurs, and this movement of Zn has a great influence on the magnetic properties of the ferrite core. I was able to confirm.
1… フェライトコア
2… 成形体
21… 周囲を全て他の成形体に取り囲まれている成形体
22… 焼成用治具と接触する成形体
23… 最表面に位置する成形体
24〜26… トロイダル形状の成形体
3… 焼成用治具
31… 焼成用セッター
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記成形体のZnの酸化物および/または焼成後にZnの酸化物になる化合物の前記フェライト原料全体に対する含有量のモル比である第1モル比(M1;mol%)と、前記焼成用治具のZnの酸化物の前記フェライト全体に対する含有量のモル比である第2モル比(M2;mol%)との差(M2−M1)が、ZnO換算で、−5mol%≦M2−M1≦5mol%であることを特徴とするフェライトコアの製造方法。 Using a firing jig composed of a ferrite material containing a Zn oxide and / or a ferrite raw material containing a compound that becomes a Zn oxide after firing using a ferrite containing Zn oxide Having a firing step of firing,
A first molar ratio (M1; mol%) which is a molar ratio of a content of the oxide of the molded body and / or a compound which becomes an oxide of Zn after firing to the entire ferrite raw material, and the firing jig The difference (M2−M1) from the second molar ratio (M2; mol%), which is the molar ratio of the content of Zn oxide to the entire ferrite, is −5 mol% ≦ M2−M1 ≦ 5 mol in terms of ZnO. %. A method for producing a ferrite core, wherein
前記焼成工程が、前記成形体が前記焼成用治具に周囲を取り囲まれた状態で焼成する工程である請求項1または2に記載のフェライトコアの製造方法。 The firing jig has a structure surrounding the molded body;
3. The method for manufacturing a ferrite core according to claim 1, wherein the firing step is a step of firing in a state where the compact is surrounded by the firing jig.
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