JP3554046B2

JP3554046B2 - 耐熱衝撃性フェライト材料及びこれを用いたフェライトコア

Info

Publication number: JP3554046B2
Application number: JP26782194A
Authority: JP
Inventors: 裕子反田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1994-10-31
Filing date: 1994-10-31
Publication date: 2004-08-11
Anticipated expiration: 2019-08-11
Also published as: JPH08133826A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、耐熱衝撃性の高いフェライト材料及びこれを用いたフェライトコア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、Ｆｅ_２Ｏ_３−ＺｎＯ−ＮｉＯを主成分とする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、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た構造のインダクター素子が使用されている。
【０００３】
また、このインダクター素子を製造する場合、リードピンをフェライトコアの所定位置に取り付けた状態で溶融半田槽にフェライトコアを浸漬して半田付けする方法が用いられている。
【０００４】
なお、上記フェライト材料の組成については、さまざまな提案が成されているが、例えば特開平１−２２８１０８号公報には、フェライトの結晶粒界にＭｎＯ、Ｂｉ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２から成る粒界層を形成し、この粒界層によって応力を緩和するようにしたフェライト材料が示されている。また、特開平１−１０３９５３号公報にもＭｎＯ、Ｂｉ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２等の成分を添加することによって耐熱衝撃性を高めたフェライト材料が示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記半田槽にフェライトコアを浸漬して半田付けする工程において、溶融半田は５００℃と高温であるためフェライトコアに急激な温度変化が生じ、熱衝撃によってフェライトコアが破損してしまうという問題点があった。
【０００６】
この問題点を解消するために、半田付け工程の前にフェライトコアを予備加熱することが行われているが、工程が多くなるため生産効率の悪いものであった。
【０００７】
また、フェライト材料の気孔率を５％以上と高くして熱応力の分散を図ることも行われていたが、この場合は強度等の機械的特性が低くなるという問題点があった。
【０００８】
さらに、特開平１−２２８１０８号、特開平１−１０３９５３号公報に示されたものでは、ＳｉＯ_２が存在するため透磁率が低下し、フェライト材料としての特性が低くなってしまうという不都合があった。
【０００９】
そこで、本願発明は、透磁率や機械的特性等を低下させず、予備加熱工程の不要な耐熱衝撃性の高い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、Ｆｅ_２Ｏ_３−ＺｎＯ−ＮｉＯを主成分とするフェライト材料において、３〜４重量％のＣｕＯと０．５〜１重量％のＣｏＯを含有させて、このＣｕＯとＣｏＯによって結晶粒界に応力緩和層を形成したことを特徴とする。
【００１１】
つまり、本発明のフェライト材料は、主成分であるＦｅ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、ＮｉＯが主に結晶相を成し、副成分として添加したＣｕＯとＣｏＯが主に結晶粒界に存在して応力緩和層としてのガラス質相（液相）を成している。そして、フェライト材料が熱衝撃を受けた時、クラックの進展をこの応力緩和層で止めることができるため、耐熱衝撃性を高くし、熱衝撃が加わった時の破損を防止できるのである。
【００１２】
なお、このような結晶粒界のガラス質相の存在は、ＥＰＭＡ等の組成分析によって確認することができる。
【００１３】
本発明において、各主成分の組成比は、Ｆｅ_２Ｏ_３が５５〜７５重量％、ＺｎＯが１〜２５重量％、ＮｉＯが５〜３５重量％の範囲内とする。これはＦｅ_２Ｏ_３が５５重量％未満では透磁率が低くなり、またＺｎＯが２５重量％を超えるとキュリー点が低くなり、さらにＮｉＯが３５重量％を超えると加圧安定性が悪くなるためである。
【００１４】
また、ＣｕＯについては、３重量％未満では上記の応力緩和効果が乏しく、一方４重量％を超えるとＱ値が低下するため、３〜４重量％の範囲内とする。さらに、ＣｏＯについては、０．５重量％未満であると上記応力緩和効果が乏しく、一方１重量％を超えると加圧安定性が悪くなるため、０．５〜１重量％の範囲内とする。
【００１５】
さらに、本発明において、上記成分以外に３重量％以下のＭｎＯを含んでいても良い。このＭｎＯは、ＣｕＯやＣｏＯと共に主に応力緩和層に含まれ、応力緩和効果を高めることができる。
【００１６】
また、本発明においては、これらの成分以外の不純物を若干量含んでいても良いが、ＳｉＯ_２については０．０３重量％以下とすることが好ましい。これはＳｉＯ_２が０．０３重量％を超えると透磁率が低くなるためである。
【００１７】
また、本発明のフェライト材料は、応力緩和層として結晶粒界にガラス質相を有するため、結晶が成長しやすく平均結晶粒径は１５μｍ以上、好適には２０μｍ以上となる。
【００１８】
さらに、本発明のフェライト材料は、気孔のほとんど無い緻密質体としてある。これは、気孔が多いと強度等の機械的特性が劣化するためであり、上記のように本発明のフェライト材料は耐熱衝撃性が高いことから気孔の無い緻密質体であっても破損を防止できるのである。
【００１９】
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等を施した後、１０００〜１２５０℃の範囲で焼成することによって得ることができる。
【００２０】
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、リードピン接続のための半田付け工程において、半田槽にフェライトコアを浸漬しても破損が生じにくいことから、歩留りを向上させ、生産効率を高めることができる。
【００２１】
【実施例】
以下本発明実施例を説明する。
【００２２】
表１に示す組成となるように各原料を調合し、振動ミルで混合後、８００〜９００℃で仮焼し、この粉体をボールミルにて粉砕し、バインダーを加えてスプレードライヤーで造粒し、得られた造粒体をプレス成形機によって成形した。得られた成形体を乾燥後、切削加工し、１２００℃で１時間焼成して、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を有するフェライトコア１を得た。なお、寸法は、外径７ｍｍ、全長６ｍｍとした。
【００２３】
それぞれ得られたフェライトコア１について、平均結晶粒径を測定した後、５００℃の半田層に３秒間浸漬した時の破損確率を求める実験を行った。結果は表１に示す通りである。
【００２４】
この結果より明らかに、ＣｏＯを添加しない比較例ではコア破損率が８０％以上と高かったのに対し、ＣｏＯを添加し、平均結晶粒径を１５μｍ以上とした本発明実施例は、コア破損率が０％と極めて耐熱衝撃性が高いことがわかった。
【００２５】
また、本発明実施例のフェライトコア１において、結晶粒界をＥＰＭＡで分析したところ、ＣｕＯとＣｏＯからなるガラス質相が存在しており、このために応力を緩和することができ、耐熱衝撃性を高められると考えられる。
【００２６】
【表１】

【００２７】
【発明の効果】
このように、本発明によれば、Ｆｅ_２Ｏ_３−ＺｎＯ−ＮｉＯを主成分とするフェライト材料において、０．１〜４重量％のＣｕＯと０．０５〜２重量％のＣｏＯを含有し、結晶粒界にＣｕＯとＣｏＯから成る応力緩和層を形成したことによって、磁気特性や機械的特性等を低下させることなく耐熱衝撃性の高いフェライト材料を提供することができる。
【００２８】
また本発明は、上記のフェライト材料を用いてインダクター用のフェライトコアを形成したことによって、フェライトコアにリードピンを半田付けする工程において、コアに予備加熱を行うことなく半田付けを行うことができ、生産効率を向上させることができる。
【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。
【符号の説明】
１：フェライトコア
１ａ：巻線部
１ｂ：フランジ部

Claims

Ｆｅ_２Ｏ_３−ＺｎＯ−ＮｉＯを主成分とし、３〜４重量％のＣｕＯと０．５〜１重量％のＣｏＯを含有し、応力緩和層として結晶粒界にＣｕＯとＣｏＯから成るガラス質相を有する平均結晶粒径が１５μｍ以上の耐熱衝撃性フェライト材料。
上記主成分の組成比は、Ｆｅ_２Ｏ_３が５５〜７５重量％、ＺｎＯが１〜２５重量％、ＮｉＯが５〜３５重量％の範囲内であることを特徴とする請求項１記載の耐熱衝撃性フェライト材料。
コイル線を巻回してインダクターとするためのコアであって、請求項１または２記載のフェライト材料から成るフェライトコア。