JP2015109317A - インダクタ用軟磁性材料 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】Fe2O3が15〜50モル%、ZnOが2〜10モル%、CuOが2〜10モル%、NiOが1〜30モル%、およびMnOが35〜65モル%を有する軟磁性材料と、前記軟磁性材料100重量部に対して、0.05〜15重量部の酸化カルシウム(CaO)および二酸化ケイ素(SiO2)の少なくとも一方と、を含む、インダクタ用軟磁性材料。
【選択図】なし
Description
本発明のインダクタ用軟磁性材料は、(a)特定組成のMnNiZnCu系フェライト、ならびに(b)当該MnNiZnCu系フェライトに対して、0.05〜15重量部の酸化カルシウム(CaO)および/または二酸化ケイ素(SiO2)を含む。
本発明に係るMnNiZnCu系フェライトは、Fe2O3が15〜50モル%、ZnOが2〜10モル%、CuOが2〜10モル%、NiOが1〜30モル%、およびMnOが35〜65モル%の組成を有する。ここで、Fe2O3、ZnO、CuO、NiO及びMnOの合計量は、100モル%である。本発明に係るMnNiZnCu系フェライトは、結晶構造によって、スピネル型、ガーネット型またはフェロクスプレーナ型のいずれであってもよいが、好ましくはスピネル型である。スピネル型フェライトは、広い周波数範囲にわたって透磁率特性に優れる。
本発明の軟磁性材料は、上記本発明に係るMnNiZnCu系フェライト100重量部に対して、0.05〜15重量部の酸化カルシウム(CaO)および二酸化ケイ素(SiO2)を含む。ここで、本発明に係る添加成分量(酸化カルシウム及び二酸化ケイ素の合計重量)が0.05重量部未満であると、得られる軟磁性材料の比透磁率が過度に低下してしまう。逆に、本発明に係る添加成分量が15重量%を超えると、磁性材料部分が減り、その結果、得られる軟磁性材料の飽和磁化および比透磁率が低下してしまう。比透磁率のより高い上昇効果を考慮すると、本発明に係る添加成分量は、本発明に係るMnNiZnCu系フェライト100重量部に対して、好ましくは0.5〜10重量部、より好ましくは1〜5重量である。なお、本発明の軟磁性材料が酸化カルシウム(CaO)および二酸化ケイ素(SiO2)双方を含む場合には、上記添加成分量はこれらの合計量を意味する。
本発明の軟磁性材料は、上記組成を有する限り、いずれの方法によって製造されてもよいが、好ましくは下記製造方法によって製造される。以下、本発明の軟磁性材料の好ましい製造方法を説明するが、本発明は下記好ましい形態に限定されない。
(a)本発明に係るMnNiZnCu系フェライトの所望の組成となるように、各金属酸化物(Fe2O3、ZnO、CuO、NiO及びMnO)を秤量し混合機で混合して、混合物(a)を調製し;
(b)上記(a)で得られた混合物(a)を不活性雰囲気中で熱処理(仮焼成)して、スピネル型金属酸化物粉末を調製し;
(c)上記(b)で得られた金属酸化物粉末を粉砕して、粉砕物を得;
(d)上記(c)で得られた粉砕物に、添加成分(酸化カルシウムおよび/または二酸化ケイ素)を所定量添加して、混合物(d)を調製し;
(e)上記(d)で得られた混合物を成形して、成形体を得;
(f)上記(e)で得られた成形体を焼成して、焼結物を得る
ことによって、製造できる。
本工程では、本発明に係るMnNiZnCu系フェライトの所望の組成となるように、各金属酸化物(Fe2O3、ZnO、CuO、NiO及びMnO)を秤量し混合機で混合して、混合物(a)を調製する。
本工程では、上記(a)で得られた混合物(a)を不活性雰囲気中で熱処理(仮焼成)して、スピネル型金属酸化物粉末を調製する。
本工程では、上記(b)で得られた金属酸化物粉末を粉砕して、粉砕物を得る。
本工程では、上記(c)で得られた粉砕物に、添加成分(酸化カルシウムおよび/または二酸化ケイ素)を所定量添加して、混合物(d)を調製する。
本工程では、上記(d)で得られた混合物を(最終製品の形に)成形して、成形体を得る。ここで、成形方法は、特に制限されず、公知の成形方法が同様にしてあるいは適宜修飾して適用できる。例えば、金型を使用する;自動成形機を使用する(大量に同一形状の成形体を得る時に特に好適である)などがある。
本工程では、上記(e)で得られた成形体を焼成して、焼結物を得る。当該工程で、成形体を高温で加熱して、フェライト化を完全に進行させ、得られる焼結物の密度及び機械的強度を高める。
下記表1のような組成となるように原料(MnO、NiO、ZnO、CuO、Fe2O3)を秤量し、その原料をポリウレタンのジャーに投入し、YTZボールで、原料総重量の2倍の蒸留水を添加しながら平均粒径が0.1μmになるように約20時間粉砕し、混合、乾燥した。混合した粉末を、窒素雰囲気(4N 窒素ガス使用、酸素濃度:0.01体積%、0.4L/minの流速)下で、約800℃で4時間仮焼成して、スピネル型MnNiZnCu系フェライト粉末を調製した。得られたMnNiZnCu系フェライト粉末を、上記ジャーにおいて、平均粒径が0.1μmになるように再粉砕して、粉砕物を得た。
ハイレジスタンスメータ(アジレントテクノロジー社製、4339B)を用いて焼結体に対向電極を塗布した状態で、二端子方式で、抵抗率(体積抵抗率)(ρ)(Ω・cm)を測定する。
比誘電率(εr’)は、164543A誘電体測定電極(アジレントテクノロジー社製)を用いた測定システムにより、インピーダンスアナライザ(アジレントテクノロジー社製、E4991A)を用いて、1MHzにおいて測定する。直径10mm、厚み2mmの円板状35 試料を作製し、比誘電率を容量法を用いて測定した。また、複素誘電率εrは、真空の誘電率(ε0)に対する材料誘電率εの比ε/ε0で定義される。複素誘電率をεr=εr’−j・εr”とすると、比誘電率は実数項εr’で定義される。誘電損失(tanδ)は、εr’/εr”で定義される。誘電損失(tanδ)は、誘電体材料によるエネルギー損失の発生に関係する値である。
透磁率(μ)は、16454A磁性材料測定電極(アジレントテクノロジー社製)を用いた測定システムにより、インピーダンスアナライザ(アジレントテクノロジー社製、E4991A)を用いて1MHzにおいて測定する。また、比透磁率(μs)は、真空の透磁率(μ0=4π×10−7H/m)に対する透磁率(μ)の比(μs=μ/μ0)として測定される。
各名磁性材料(焼結体)から、外径20mm、内径14mm、厚さ3mmのトロイダルコアを切り出し、1MHz・100mTにおける磁気損失を、20〜120℃の間で20℃きざみで測定する。磁気損失の測定方法は、線径0.12mmφの絶縁導線を巻いた試料を準備し、交流B−Hカーブ・トレーサーを用いて測定する。
飽和磁化(emu/g)は、振動試料型磁力計(理研電子株式会社製、BHV−7.5TRSCMT)を用いて、外部磁場796kA/m(10キロエルステッド(kOe))を印加して得られたヒステリシス曲線から求められる。
下記表1のような組成となるように原料(MnO、NiO、ZnO、CuO、Fe2O3)を秤量し、その原料をポリウレタンのジャーに投入し、YTZボールで、原料総重量の2倍の蒸留水を添加しながら平均粒径が0.1μmになるように約20時間粉砕し、混合、乾燥した。混合した粉末を、窒素雰囲気(4N 窒素ガス使用、酸素濃度:0.01体積%、0.4L/minの流速)下で、約800℃で4時間仮焼成して、Mn(Ni)ZnCu系フェライト粉末を調製した。得られたMnNiZnCu系フェライト粉末を、上記ジャーにおいて、平均粒径が0.1μmになるように再粉砕して、粉砕物を得た。
下記表1のような組成となるように原料(MnO、ZnO、CuO、Fe2O3)を秤量し、その原料をポリウレタンのジャーに投入し、YTZボールで、原料総重量の2倍の蒸留水を添加しながら平均粒径が0.1μmになるように約20時間粉砕し、混合、乾燥した。混合した粉末を、窒素雰囲気(4N 窒素ガス使用、酸素濃度:0.01体積%、0.4L/minの流速)下で、約800℃で4時間仮焼成して、スピネル型MnZnCu系フェライト粉末を調製した。得られたMnZnCu系フェライト粉末を、上記ジャーにおいて、平均粒径が0.1μmになるように再粉砕して、粉砕物を得た。
Claims (1)
- Fe2O3が15〜50モル%、ZnOが2〜10モル%、CuOが2〜10モル%、NiOが1〜30モル%、およびMnOが35〜65モル%を有する軟磁性材料と、前記軟磁性材料100重量部に対して、0.05〜15重量部の酸化カルシウム(CaO)および二酸化ケイ素(SiO2)の少なくとも一方と、を含む、インダクタ用軟磁性材料。
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