JP3405630B2 - フェライト材料 - Google Patents

フェライト材料

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JP3405630B2
JP3405630B2 JP33750395A JP33750395A JP3405630B2 JP 3405630 B2 JP3405630 B2 JP 3405630B2 JP 33750395 A JP33750395 A JP 33750395A JP 33750395 A JP33750395 A JP 33750395A JP 3405630 B2 JP3405630 B2 JP 3405630B2
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英博 竹之下
俊孝 藏本
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    • HELECTRICITY
    • 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

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、Ni−Zn系のフ
ェライト材料に関するものである。 【0002】 【従来の技術】フェライト材料はインダクター素子等と
して広く使用されている。例えば、Fe2 3 −ZnO
−NiOを主成分とするNi−Zn系フェライト材料を
用いてフェライトコアを製造し、この巻線部にコイル線
を巻回してコイル線接続用のリードピンをフェライトコ
アに取り付けて半田付けし、エポキシ樹脂でモールドし
た構造のインダクター素子が使用されている。 【0003】そして、このNi−Zn系フェライトにお
いて、耐熱衝撃性や、磁気特性を向上させるためにさま
ざまな提案がなされている。例えば特開平1−2281
08号、1−103953号公報には、フェライトの結
晶粒界にMnO、Bi2 3、SiO2 からなる粒界相
を形成し、この粒界相によって応力を緩和し耐熱衝撃性
を高めたフェライト材料が示されている。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のNi
−Zn系フェライト材料からなるフェライトコアにおい
て、樹脂モールドした場合に、樹脂の硬化時や硬化温度
から室温への冷却時等に樹脂の収縮による圧縮応力が加
わり、この圧縮応力のためにフェライトコアのインダク
タンスが低下してしまうという問題点があった。そのた
め、このインダクター素子を用いた回路は信頼性が低い
という不都合があった。 【0005】なお、インダクタンスの低下率が常に一定
であれば予め調整ができるが、樹脂モールド時の圧力が
ばらつくために、インダクタンスの低下率もばらついて
しまう。そのため、圧縮応力に対してインダクタンス低
下率の小さい材料が望まれていた。特にQ値が高く、透
磁率が60以下であるような材料において、この要望が
顕著であった。 【0006】そこで、この問題点を解決するために、特
開平3−218962号公報には、Ni−Zn−Cu系
フェライト材料に対し、0.05〜0.60重量%のC
34 と、3〜5重量%のBi2 3 と、0.10〜
2.0重量%のSiO2 を添加することが提案されてい
る。 【0007】しかし、上記特開平3−218962号公
報に記載されたフェライト材料は、Co3 4 量が少な
く、またBi2 3 量が多いために1MHz以上の高周
波でのQ値が低下してしまうだけでなく、SiO2 を含
むために透磁率が低く、焼成温度が高くなってしまうと
いう問題点があった。 【0008】そこで、本発明は、樹脂モールド時に圧縮
応力を受けてもインダクタンスの変動が小さく、かつ1
MHz以上の高周波でのQ値の低下がなく、しかも低温
で焼成可能なフェライト材料を得ることを目的とする。 【0009】具体的には、一軸荷重0.2〜8kgf/
mm2 を加えても、インダクタンス変化率(ΔL/L×
100)が±2%以下であり、かつQ値の高い特性を持
つフェライト材料を得ることを目的とする。 【0010】 【課題を解決するための手段】本発明は、Ni−Zn系
フェライトの主成分の組成比が、酸化物換算で50.1
〜56モル%のFe23と、30.1〜35モル%のZ
nOと、6モル%以下のCuOと、4モル%以下のMn
Oと、残部がNiOからなり、これら主成分100重量
部に対して0.61〜2重量部のCoOと0.5〜2重
量部のBi23を添加したことを特徴とする。 【0011】即ち、本発明は、Ni−Zn系フェライト
に対して、所定量のCoOとBi23を添加することに
よって、樹脂モールド時に圧縮応力が加わってもインダ
クタンス変動を小さくできるようにしたものである。 【0012】また、上記添加成分は、CoOが0.61
〜2重量部、Bi2 3 が0.5〜2重量部の範囲で添
加することが重要である。これは、CoOが0.61重
量部未満又はBi2 3 が0.5重量部未満では、1M
Hz以上の高周波でのQ値が低下してしまい、一方Co
Oが2重量部を超えると圧縮応力が加わった際のインダ
クタンス変動が大きくなってしまい、またBi2 3
2重量部を超えると焼成時の粒成長により高周波でのQ
値が低下してしまうためである。 【0013】さらに、Ni−Zn系フェライトの主成分
の組成比を上記範囲とした理由は、Fe2 3 が50.
1モル%未満又はZnOが30.1モル%未満では透磁
率が低下し、Fe2 3 が56モル%を超えるとQ値が
低下し、ZnOが35モル%を超えるとキュリー点が低
くなるためである。 【0014】また、CuOとMnOの含有量を上記範囲
としたのは、CuOが6モル%を超えるか又はMnOが
4モル%を超えると焼結体中に液相が生成して粒成長が
起こりやすくなりQ値が低下してしまうためである。な
お、CuOとMnOは必須成分ではないが、応力緩和効
果を高め、耐熱衝撃性を高くするためには、それぞれ
0.01モル%以上含有することが好ましい。 【0015】さらに、本発明においては、これらの成分
以外の不純物を1重量%以下の範囲で含んでいても良い
が、SiO2については0.03重量%以下とすること
が好ましい。これはSiO2が0.03重量%を超える
と透磁率が低くなり焼成温度が高くなるためである。 【0016】 【0017】 【0018】 【0019】 【0020】 【0021】 【0022】 【0023】 【0024】 【0025】 【0026】 【0027】 【0028】 【0029】 【0030】 【0031】以上の本発明によって、荷重が加わった時
のインダクタンス変動を小さくできる理由は以下の通り
である。即ち、一般にNi−Zn系フェライトに荷重を
加えると、インダクタンスは小さくなる傾向があり、こ
れを磁歪が負(−)であるという。しかし、上記のよう
な添加剤を加えることによって、磁歪を正(+)にする
ことができるが、この場合でも荷重を大きくするとつい
には負(−)になる。したがって、例えば±2%の許容
範囲で磁歪が正(+)となるように調整しておけば、さ
らに荷重が加わって磁歪が負(−)となっても充分に許
容範囲内とすることができ、その結果幅広い荷重に耐え
るフェライト材料とできるのである。 【0032】以上のような本発明のフェライト材料の製
造方法は、上記組成範囲となるように各原料を調合し、
ボールミル等で粉砕混合した後、スプレードライヤー等
で造粒し、得られた粉体をプレス成形によって所定形状
に成形し、必要に応じて切削加工を施した後、900〜
1300℃の範囲で焼成することによって得ることがで
きる。 【0033】そして、上記本発明のフェライト材料によ
り例えばドラム型のフェライトコアを製造すれば、樹脂
モールド時に圧縮応力を受けてもインダクタンスの変動
を±2%以下に小さくすることができる。 【0034】なお、本発明のフェライト材料は、フェラ
イトコアに限らずさまざまな用途に用いることができ
る。例えば、各種電子部品を搭載したり、分割して電子
部品とするためのフェライト基板や、電磁波を吸収して
磁気ヘッド等をシールドしたり、発熱したりするための
電磁波吸収部材等として用いることができる。 【0035】 【実施例】以下本発明の実施例を説明する。 【0036】実施例1 51モル%のFe2 3 と、14モル%のNiOと、3
0.1モル%のZnOと、4.5モル%のCuOと、
0.4モル%のMnOからなるフェライト粉末100重
量部に対し、CoOとBi2 3 の添加量を表1に示す
ように種々に変化させて各原料を調合した。 【0037】得られた原料を振動ミルで混合した後、8
00〜900℃で仮焼し、この仮焼粉体をボールミルに
て粉砕し、所定のバインダを加えて造粒した後、圧縮成
形して円柱体に成形した。この成形体を乾燥した後、切
削加工し、1050℃で焼成することによって図1に示
すような中央の巻線部1aと両端のフランジ部1bを有
するドラム型のフェライトコア1を得た。なお、寸法は
全長1.8mm、フランジ部1bの外径1.5mmと
し、このフェライトコア1に線径0.04mmの被膜銅
線を40回巻いてインダクター素子を構成した。 【0038】各インダクター素子について、20MHz
におけるインダクタンスLとQ値を測定した後、それぞ
れ軸方向に0〜3kgの荷重を加えた時のインダクタン
スLの変化率ΔL/Lの最大値を求めた。 【0039】結果は表1に示す通りであり、また荷重と
インダクタンス変化率との関係は図2に示す。この結果
より明らかに、CoOとBi2 3 の添加量が第1発明
の範囲外であるNo.4〜7では、荷重を加えた時のイ
ンダクタンスLの変化率ΔL/Lが3%以上と大きく、
またQ値も30未満と低いものであった。 【0040】これに対し、本発明の実施例であるNo.
1〜3では、荷重を加えた時のインダクタンスLの変化
率ΔL/Lが0.5〜0.6%と小さく、またQ値が5
0以上と高いことが確認された。 【0041】 【表1】 【0042】実施例2 次に、51モル%のFe2 3 と、12モル%のNiO
と、31モル%のZnOと、5.5モル%のCuOと、
0.5モル%のMnOからなるフェライト粉末100重
量部に対し、CoOとBi2 3 の添加量を表2に示す
ように種々に変化させて各原料を調合した。それぞれ、
上記実施例1と同様にしてフェライトコアを作製し、イ
ンダクター素子を構成した後、インダクタンスLとQ値
を測定し、0〜3kgの荷重を加えた時のインダクタン
スLの変化率ΔL/Lの最大値を求めた。 【0043】結果は表2に示す通りである。この結果よ
り明らかに、CoOとBi2 3 の添加量が第1発明の
範囲外であるNo.11、12では、荷重を加えた時の
インダクタンスLの変化率ΔL/Lが3%以上と大き
く、またQ値も30未満と低いものであった。 【0044】これに対し、第1発明実施例であるNo.
8〜10では、荷重を加えた時のインダクタンスLの変
化率ΔL/Lが0.5〜0.8%と小さく、またQ値が
50以上と高いことが確認された。 【0045】 【表2】 【0046】 【0047】 【0048】 【0049】 【0050】 【0051】 【0052】 【0053】 【0054】 【0055】 【0056】 【0057】 【0058】 【0059】 【0060】 【0061】 【0062】 【0063】 【0064】 【0065】 【0066】 【0067】 【0068】 【0069】 【0070】 【0071】 【0072】 【発明の効果】以上のように、本発明によれば、主成分
の組成比が、酸化物換算で50.1〜56モル%のFe
23と、30.1〜35モル%のZnOと、6モル%以
下のCuOと、4モル%以下のMnOと、残部がNiO
からなり、これら主成分100重量部に対して0.61
〜2重量部のCoOと0.5〜2重量部のBi23を添
加してフェライト材料を構成したことによって、荷重が
加わった時のインダクタンスの変動を極めて小さくし、
しかも高周波でのQ値を高くすることができる。 【0073】 【0074】 【0075】そのため、本発明のフェライト材料でフェ
ライトコアを形成すれば、樹脂モールド時に圧縮応力が
加わってもインダクタンスの変動が小さく、また高周波
でのQ値が高いことから誘電損失の小さい高信頼性のフ
ェライトコアを得ることができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明実施例のフェライトコアを示す斜視図で
ある。 【図2】本発明のフェライトコアにおける荷重とインダ
クタンス変化率との関係を示すグラフである。 【符号の説明】 1 :フェライトコア 1a:巻線部 1b:フランジ部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−101609(JP,A) 特開 平3−93667(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 35/26 - 35/40

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】主成分の組成比が、酸化物換算で50.1
    〜56モル%のFe23と、30.1〜35モル%のZ
    nOと、6モル%以下のCuOと、4モル%以下のMn
    Oと、残部がNiOからなり、これら主成分100重量
    部に対して0.61〜2重量部のCoOと、0.5〜2
    重量部のBi23を添加してなるフェライト材料。
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