JP3652050B2

JP3652050B2 - Ferrite material, pressure sensor using the same, and chip inductor

Info

Publication number: JP3652050B2
Application number: JP04679897A
Authority: JP
Inventors: 英博竹之下
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1997-02-28
Filing date: 1997-02-28
Publication date: 2005-05-25
Anticipated expiration: 2017-02-28
Also published as: JPH10245264A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フェライト材料及びこれを用いた圧力センサ並びにチップインダクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｚｎの酸化物を主成分とするフェライト材料（Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト材料）は、圧力に応じてインダクタンスＬが変動すること（以下、磁歪という）が知られており、使用する用途に応じて、この現象が積極的に利用されたり、逆に制御されたりする。
【０００３】
例えば、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト材料に圧力を加えた時の磁歪量を測定することによって圧力を検出し、圧力センサとして用いることが提案されている（特開昭４９−２８３８３号、特公昭５２−６１０５号公報参照）。この場合は、圧力に応じてインダクタンスの変動量が大きく、しかも圧力と磁歪量の関係が可逆的に変化するものが求められる。
【０００４】
一方、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト材料をチップインダクタのコアに用いる場合、樹脂モールドして使用される際に、モールドの圧力によるインダクタンスの変動量が小さく安定した材料が求められる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト材料において、磁歪量を制御することは難しく、求める磁歪量のＮｉ−Ｚｎ系フェライト材料を得ることは極めて困難であった。
【０００６】
しかも、通常のＮｉ−Ｚｎ系フェライトは負の磁歪を示し、圧力と磁歪量の関係が不可逆的であるという問題があった。そのため、圧力センサとして用いた場合に精度の高いセンサとすることができず、またチップインダクタとして用いた場合に樹脂モールド後のインダクタンスの値が不安定になるという不都合があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明は、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｚｎの酸化物を主成分とするＮｉ−Ｚｎ系フェライト材料において、Ｆｅ²⁺イオンを３モル％以上含有することを特徴とする。
【０００８】
即ち、種々実験を行った結果、焼結体中に存在するＦｅ²⁺の含有量が磁歪量と密接な関係があることを見出した。そして、Ｆｅ²⁺の含有量を３モル％以上とすれば、磁歪量が正となり、その結果、圧力と磁歪量の関係が可逆的となり、インダクタンスＬの変動を安定できることを見出して本発明に到ったのである。
【０００９】
ここで、Ｆｅ²⁺の含有量と磁歪量の関係について説明する。一般に、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト材料の焼結体中で、Ｆｅイオンは、Ｆｅ²⁺からＦｅ³⁺、Ｆｅ⁴⁺に変化しており、Ｆｅ²⁺の含有量は極めて少ない状態となっている。また、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトの磁歪は、結晶構造中に含まれる各イオンの磁歪現象の総和であるが、通常含まれるイオンであるＦｅ³⁺、Ｚｎ²⁺、Ｎｉ²⁺、Ｃｕ²⁺等はいずれも負の磁歪定数を有しており、そのためＮｉ−Ｚｎ系フェライト材料は負の磁歪を示すことになる。
【００１０】
これに対し、Ｆｅ²⁺イオンは正の磁歪を示すため、フェライト材料中のＦｅ²⁺イオンの含有量を多くすると、全体の磁歪量を大きくすることができ、特にＦｅ²⁺イオンの含有量を３モル％以上にすると、フェライト材料全体の磁歪量が正になって、圧力と磁歪量の関係を可逆的にでき、インダクタンスＬの変動を安定できることを見出したのである。しかも、Ｆｅ²⁺イオンの含有量を調整することによって、自由に所定の磁歪量をもったフェライト材料を得ることもできる。
【００１１】
なお、Ｆｅ²⁺イオン含有量の多いＮｉ−Ｚｎ系フェライト材料を製造するためには、種々の方法がある。例えば、フェライト材料中のＦｅ₂Ｏ₃の含有量を好ましくは５０モル％以上となるようにしてＦｅ成分を過剰にし、余剰のＦｅをＦｅ²⁺とさせる方法、Ｓｉ⁴⁺、Ｔｉ⁴⁺、Ｓｎ⁴⁺等の４価の原子価を持った成分を添加することによって焼成中に生成したＦｅ²⁺を安定化させる方法、あるいはＦｅ²⁺が生成しやすいような条件で焼成する方法等があり、これらの３つの方法のうちいずれか一つ又は複数の方法の組合せによって、Ｆｅ²⁺の含有量を所定の範囲とすることができる。
【００１２】
具体的な本発明のフェライト材料の製造方法は、所定の組成範囲となるように主成分の各原料を調合し、ボールミル等で粉砕混合した後、８００〜９００℃で仮焼し、この仮焼分体に添加成分を加えた後、ボールミルで粉砕し、バインダーを加えて造粒し、所定形状に成形した後、９５０〜１２５０℃で焼成することによって得ることができる。
【００１３】
また、フェライト材料の焼結体からＦｅ²⁺の含有量を測定する方法としては、キレート滴定法を用いる。これは、フェライト焼結体を酸又はアルカリで溶解させ、その溶液に指示薬を入れ、ＥＤＴＡ溶液で滴定する方法であり、ｐＨ＝２〜３で滴定すればＦｅ²⁺は滴定にかからないことから、Ｆｅ²⁺の酸化を防ぎつつ滴定を行えば、Ｆｅ²⁺以外のＦｅイオン（Ｆｅ³⁺、Ｆｅ⁴⁺）含有量を測定することができる。そのため、全体のＦｅ量から、この測定値を引けばＦｅ²⁺の含有量を求めることができる。
【００１４】
さらに他の方法としては、イオンクロマトグラフィー法を利用することもできる。これは、フェライト焼結体を酸等で溶解させ、イオン交換クロマトグラフィーにかけ、Ｆｅ²⁺イオンと他のＦｅイオン（Ｆｅ³⁺、Ｆｅ⁴⁺）のカラム中での移動速度の違いから分離、定量を行う方法である。
【００１５】
また、本発明のフェライト材料は圧力と磁歪量の関係が可逆的になることから、圧力センサとして用いれば精度を高くするとができる。
【００１６】
さらに、本発明のフェライト材料をチップインダクタとして用いれば、樹脂モールド時にインダクタンスの変動が不安定になることを防止できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のフェライト材料を用いた圧力センサの実施形態を図によって説明する。
【００１８】
図１に示す圧力センサは、Ｆｅ²⁺イオン含有量を３モル％以上とした本発明のフェライト材料を柱状体として圧力検出素子１とし、その周囲に巻線を施しておいて、基体３上に載置する。また、圧力検出素子１の他方端側には圧力伝達手段として荷重受部材４を備えている。さらに、上記巻線２にはＬＣＲメータ等の磁歪量検出手段５を接続してあり、この磁歪量検出手段５で圧力検出素子１のインダクタンスＬを測定し、得られた信号を解析部６で圧力に変換して処理し、表示するようになっている。
【００１９】
いま、荷重受部材４に圧力が加わった場合、これによって圧力検出素子１のインダクタンスＬが変化し、この変化を磁歪量検出手段５で検知し、解析部６で圧力に変換して、圧力の大きさを表示することができる。
【００２０】
なお、図１では１個の圧力検出素子１を用いたが、複数の圧力検出素子１で荷重受部材４を指示する構造とし、各圧力検出素子１に磁歪量検出手段５を接続しても良い。
【００２１】
また、荷重受部材４は、圧力検出素子１に悪影響を及ぼさないように非磁性材料を用い、また圧力を正確に伝達できるように弾性率の小さい材料を用いることが好ましい。
【００２２】
以上の圧力センサにおいて、圧力検出素子１を成す本発明のフェライト材料は、圧力と磁歪量の関係が可逆的になることから、圧力センサとしての精度を高くすることができる。
【００２３】
なお、圧力検出素子１を成すフェライト材料の組成としては、例えば、５０〜６５モル％のＦｅ₂Ｏ₃、５〜２０モル％のＮｉＯ、２５〜４０モル％のＺｎＯ、０〜１０モル％のＣｕＯを主成分とするものが好ましい。上記範囲とすれば、磁歪が負となることを防止し、高い透磁率を維持し、しかも良好な焼結性を維持できる。
【００２４】
また、これら以外の添加成分として、上記主成分１００重量部に対し、０．５〜５重量部のＳｉＯ₂、０．１〜３重量部のＴｉＯ₂、０．１〜５重量部のＳｎＯ₂を含有することによって、前述したようにＦｅ²⁺イオンの含有量を高め、磁歪量を正にすることができる。
【００２５】
さらに、これら以外の添加成分として、０〜５重量部のＢｉ₂Ｏ₃を加えると焼結性を向上させることができる。また、その他に、ＭｎＯを０．１５重量部以下、Ａｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｋ₂Ｏ、Ｓ、Ｐ₂Ｏ₅を各々０．０５重量部以下の範囲で含んでいても良い。
【００２６】
次に、本発明のフェライト材料をチップインダクタに用いた実施形態を図によって説明する。
【００２７】
図２に示すように、Ｆｅ²⁺イオン含有量を３モル％以上とした本発明のフェライト材料によりコア１１を形成し、このコア１１の中央部１１ａに巻線を施して、その両端に接続したリードピンをフランジ部１１ｂに半田付けし、全体をエポキシ樹脂でモールドすることによって、チップインダクタをすることができる。
【００２８】
この時、本発明のフェライト材料は、磁歪が正となり、圧力と磁歪量の関係が可逆的になることから、上記の樹脂モールド時に圧力が加わっても、インダクタンスＬが不安定になることを防止できる。
【００２９】
なお、本発明のフェライト材料をチップインダクタのコア１１として用いる場合は、上記特性以外に高周波で高いＱ値を維持することが求められ、そのためには、フェライト材料中のＦｅ²⁺イオンの含有量を３〜１０モル％とし、かつ体積固有抵抗を１０⁸Ω・ｃｍ以上とすることが好ましい。
【００３０】
これは、Ｆｅ²⁺イオンの含有量が１０モル％を超えるか、又は体積固有抵抗が１０⁸Ω・ｃｍ未満であると、高周波でのＱ値が低下するためである。
【００３１】
ここで、体積固有抵抗と高周波でのＱ値の関係について説明する。一般にＱ値は、

ｔａｎδｅ：渦電流損失係数
ｔａｎδｈ：ヒステリシス損失係数
ｔａｎδｒ：全磁気損失係数
で表される。そして、体積固有抵抗が低下すると渦電流損失係数（ｔａｎδｅ）が大きくなり、その結果、Ｑ値が低下することになるのである。そのため、高周波でのＱ値の低下を防止するために、体積固有抵抗を１０⁸Ω・ｃｍ以上とすることが好ましい。
【００３２】
なお、一般にＮｉ−Ｚｎ系フェライト材料は体積固有抵抗の高い材料である。ところが、前述したように磁歪量の関係でＦｅ²⁺イオンの含有量を高めると、焼結体中のＦｅイオンが、Ｆｅ²⁺、Ｆｅ³⁺、Ｆｅ⁴⁺となって不定比性が大きくなり、これらのイオン間での電子の授受によって、抵抗値の低下を招くことになる。そこで、本発明のフェライト材料をチップインダクタに用いる場合は、Ｆｅ²⁺イオンの含有量を１０モル％以下として、体積固有抵抗の低下を防止することが好ましい。
【００３３】
また、フェライト材料の体積固有抵抗を高くするためには、ＣａＯ、ＺｒＯ₂等の高抵抗の酸化物を添加し、粒界相に高抵抗相を作ることもできる。
【００３４】
このように、チップインダクタとして用いる場合のフェライト材料の組成としては、例えば、４５〜５５モル％のＦｅ₂Ｏ₃、１０〜３０モル％のＺｎＯ、０〜１０モル％のＣｕＯ、残部がＮｉＯを主成分とするものが好ましい。上記範囲とすれば、磁歪が負となることを防止し、高い透磁率を維持し、しかも良好な焼結性を維持できる。
【００３５】
また、これら以外の添加成分として、上記主成分１００重量部に対し、０．５〜１０重量部のＳｉＯ₂、０．１〜５重量部のＴｉＯ₂、０．１〜５重量部のＳｎＯ₂を含有することによって、前述したようにＦｅ²⁺イオンの含有量を高め、磁歪量を正にすることができる。
【００３６】
さらに、体積固有抵抗値を高めるために、必要に応じてＣａＯ、ＺｒＯ₂をそれぞれ０〜１重量部の範囲で含有することもできる。
【００３７】
また、これら以外の添加成分として、０〜５重量部のＢｉ₂Ｏ₃を加えると焼結性を向上させることができる。さらに、その他に、ＭｎＯを０．１５重量部以下、Ａｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、Ｋ₂Ｏ、Ｓ、Ｐ₂Ｏ₅を各々０．０５重量部以下の範囲で含んでいても良い。
【００３８】
【実施例】
実施例１
以下本発明の実施例を説明する。
【００３９】
５５モル％のＦｅ₂Ｏ₃、３０モル％のＮｉＯ、１５モル％のＺｎＯからなる主成分を振動ミルにて混合、粉砕し、８００〜９００℃で仮焼をおこない得られた仮焼分体に、表１に示すような異なる量のＳｉＯ₂等の添加剤を添加した後、ボールミルにて再び混合粉砕し、バインダーを加えて造粒を行った。得られた原料を成形し、所定の焼成プロセスにて９５０〜１２５０℃で焼成し、３×３×１５ｍｍの角柱状体の試料を得た。
【００４０】
この試料に対し、前述したイオンクロマトグラフィー法によって、Ｆｅ²⁺の含有量を測定するとともに、試料に直径０．２ｍｍの被覆銅線を巻いて、５０ｋｇの荷重を加えた時のインダクタンスＬの変化率ΔＬ／ＬをＬＣＲメータで測定し、磁歪量とした。
【００４１】
結果を表１に示す。この結果より、添加成分としてＳｉＯ₂量を多くすれば、４価のＳｉ⁴⁺の存在によってＦｅ²⁺の含有量を増加でき、これにしたがって磁歪量が増加することがわかる。そして、Ｆｅ²⁺の含有量を３モル％以上にすると（Ｎｏ．５〜７）磁歪量が負から正に転じ、求める特性を持ったフェライト材料が得られることがわかる。
【００４２】
【表１】

【００４３】
実施例２
次に、上記と同様の主成分を用い、添加剤としてさらに表２に示すような異なる量のＣａＯ、ＺｒＯ₂を加え、上記と同様の製造方法で、トロイダルコア及び上記と同じ３×３×１５ｍｍの角柱状体の試料を得た。
この角柱状体の試料に対し、前述したイオンクロマトグラフィー法によって、Ｆｅ²⁺の含有量を測定するとともに、試料に直径０．２ｍｍの被覆銅線を巻いて、５０ｋｇの荷重を加えた時のインダクタンスＬの変化率ΔＬ／ＬをＬＣＲメータで測定し、磁歪量とした。また、三端子法によって体積固有抵抗値を測定した。
【００４４】
さらに、トロイダルコアの試料に直径０．２ｍｍの被覆銅線を７回巻いて、３０ＭＨｚでのＱ値、１００ｋＨｚでの透磁率μを測定した。
【００４５】
これらの結果を表２に示す。この結果より、上記実施例と同様に、Ｆｅ²⁺の含有量を多くするほど磁歪量が増加し、特にＦｅ²⁺の含有量を３モル％以上にすると磁歪量が負から正に転じることがわかる。ただし、Ｆｅ²⁺含有量を多くするとＱ値が低下する傾向があり、１０モル％をこえたもの（Ｎｏ．１２〜１５）ではＱ値が低すぎるために、チップインダクタとしては不適当なものであった。
【００４６】
また、ＣａＯ、ＺｒＯ₂等の成分を添加して体積固有抵抗を大きくすればＱ値を向上することができ、特に体積固有抵抗１０⁸Ω・ｃｍ（１００ＭΩ・ｃｍ）以上とすれば、Ｑ値を２０以上と高くできることも確認された。
【００４７】
【表２】

【００４８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｚｎの酸化物を主成分とするフェライト材料において、Ｆｅ²⁺イオンを３モル％以上含有させることによって、磁歪量を正として、圧力と磁歪量の関係を可逆的にし、相関関係を一定にすることができる。また、上記範囲内でＦｅ²⁺イオン含有量を調整することによって、自由に所定の磁歪量をもったフェライト材料を得ることができる。
【００４９】
また、本発明によれば、上記フェライト材料により圧力検出素子を形成し、該圧力検出素子に圧力を伝達する手段と、圧力検出素子の磁歪量を検出する手段から圧力センサを構成したことによって、高精度の圧力センサを得ることができる。
【００５０】
さらに、本発明によれば、上記フェライト材料によりコアを形成し、該コアに巻線を施してチップインダクタを構成したことによって、樹脂モールド時にインダクタンスの変動が小さく、また変動量が不安定となることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフェライト材料を用いた圧力センサを示す概略図である。
【図２】本発明のフェライト材料を用いたチップインダクタ用のコアを示す斜視図である。
【符号の説明】
１：圧力検出素子
２：巻線
３：基体
４：荷重受部材
５：磁歪量検出手段
６：解析部
１１：コア
１１ａ：中央部
１１ｂ：フランジ部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a ferrite material, a pressure sensor using the same, and a chip inductor.
[0002]
[Prior art]
In general, it is known that a ferrite material (Ni-Zn ferrite material) mainly composed of an oxide of Fe, Ni, and Zn (Ni-Zn ferrite material) has an inductance L that varies with pressure (hereinafter referred to as magnetostriction). Depending on the application to be used, this phenomenon is actively used or controlled in reverse.
[0003]
For example, it has been proposed to detect the pressure by measuring the amount of magnetostriction when a pressure is applied to a Ni—Zn ferrite material and use it as a pressure sensor (Japanese Patent Laid-Open No. 49-28383, Japanese Patent Publication No. 52-). No. 6105). In this case, it is required that the amount of variation in inductance is large in accordance with the pressure and that the relationship between the pressure and the amount of magnetostriction changes reversibly.
[0004]
On the other hand, when a Ni—Zn ferrite material is used for the core of a chip inductor, a stable material is required which has a small amount of variation in inductance due to mold pressure when used as a resin mold.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the Ni—Zn based ferrite material, it is difficult to control the amount of magnetostriction, and it is extremely difficult to obtain the Ni—Zn based ferrite material having the required amount of magnetostriction.
[0006]
In addition, ordinary Ni—Zn ferrite exhibits negative magnetostriction, and there is a problem that the relationship between pressure and magnetostriction is irreversible. Therefore, when used as a pressure sensor, it cannot be a highly accurate sensor, and when used as a chip inductor, the inductance value after resin molding becomes unstable.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the present invention is characterized in that the Ni—Zn-based ferrite material mainly containing an oxide of Fe, Ni, and Zn contains Fe ²⁺ ions in an amount of 3 mol% or more.
[0008]
That is, as a result of various experiments, it has been found that the content of Fe ²⁺ present in the sintered body is closely related to the amount of magnetostriction. Then, when the content of Fe ²⁺ is 3 mol% or more, the magnetostriction amount becomes positive, and as a result, the relationship between the pressure and the magnetostriction amount becomes reversible, and the variation of the inductance L can be found and found in the present invention. It has arrived.
[0009]
Here, the relationship between the Fe ²⁺ content and the magnetostriction amount will be described. In general, in a sintered body of a Ni—Zn ferrite material, Fe ions are changed from Fe ²⁺ to Fe ³⁺ and Fe ⁴⁺ , and the Fe ²⁺ content is extremely low. . Further, the magnetostriction of Ni—Zn ferrite is the sum of magnetostriction phenomena of each ion contained in the crystal structure, but Fe ³⁺ , Zn ²⁺ , Ni ²⁺ , Cu ^2+, etc. which are usually contained ions. Have negative magnetostriction constants, and therefore, the Ni-Zn ferrite material exhibits negative magnetostriction.
[0010]
On the other hand, since Fe ²⁺ ions exhibit positive magnetostriction, increasing the content of Fe ²⁺ ions in the ferrite material can increase the total magnetostriction amount, particularly the content of Fe ²⁺ ions. It has been found that when the amount is 3 mol% or more, the magnetostriction amount of the entire ferrite material becomes positive, the relationship between the pressure and the magnetostriction amount can be reversible, and the fluctuation of the inductance L can be stabilized. In addition, a ferrite material having a predetermined magnetostriction amount can be obtained freely by adjusting the content of Fe ²⁺ ions.
[0011]
There are various methods for producing a Ni—Zn ferrite material having a high Fe ²⁺ ion content. For example, the Fe ₂ O ₃ content in the ferrite material is preferably 50 mol% or more, the Fe component is excessive, and the excess Fe is converted to Fe ²⁺ , Si ⁴⁺ , Ti ⁴⁺ , There is a method of stabilizing Fe ²⁺ produced during firing by adding a component having a tetravalent valence such as Sn ⁴⁺ , or a method of firing under conditions that facilitate the formation of Fe ^2+. ^Yes , the content of Fe ²⁺ can be set within a predetermined range by any one of these three methods or a combination of a plurality of methods.
[0012]
A specific method for producing a ferrite material according to the present invention is to prepare each raw material of the main component so as to be in a predetermined composition range, pulverize and mix with a ball mill or the like, and calcine at 800 to 900 ° C. After adding an additional component to a fraction, it can grind | pulverize with a ball mill, add a binder, granulate, shape | mold in a predetermined shape, It can obtain by baking at 950-1250 degreeC.
[0013]
As a method for measuring the content of Fe ²⁺ from the sintered body of ferrite material, chelate titration method is used. This is a method in which a ferrite sintered body is dissolved with an acid or an alkali, an indicator is added to the solution, and titration is performed with an EDTA solution. Fe ²⁺ is not titrated if titrated at pH = 2 to 3, by performing the titration while preventing oxidation of Fe ^2+, Fe ions (Fe ^3+, Fe ⁴⁺⁾ other than Fe ²⁺ can be measured content. Therefore, the content of Fe ²⁺ can be obtained by subtracting this measured value from the total amount of Fe.
[0014]
As still another method, ion chromatography can be used. This is because the ferrite sintered body is dissolved with an acid or the like, subjected to ion exchange chromatography, and separated from the difference in the moving speed of Fe ²⁺ ions and other Fe ions (Fe ³⁺ , Fe ⁴⁺ ) in the column, This is a method for quantification.
[0015]
Moreover, since the ferrite material of the present invention has a reversible relationship between pressure and magnetostriction, the accuracy can be increased if it is used as a pressure sensor.
[0016]
Furthermore, if the ferrite material of the present invention is used as a chip inductor, it is possible to prevent fluctuations in inductance from becoming unstable during resin molding.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a pressure sensor using the ferrite material of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0018]
The pressure sensor shown in FIG. 1 has the ferrite material of the present invention having a Fe ²⁺ ion content of 3 mol% or more as a columnar body to form a pressure detection element 1, and a winding is provided around the ferrite sensor. Placed on. A load receiving member 4 is provided on the other end side of the pressure detecting element 1 as pressure transmitting means. Further, the winding 2 is connected with a magnetostriction amount detection means 5 such as an LCR meter, and the magnetostriction amount detection means 5 measures the inductance L of the pressure detection element 1 and the obtained signal is analyzed by the analysis unit 6. It is converted to pressure, processed and displayed.
[0019]
Now, when pressure is applied to the load receiving member 4, the inductance L of the pressure detecting element 1 is changed thereby, and this change is detected by the magnetostriction amount detecting means 5 and converted into pressure by the analyzing unit 6. The size can be displayed.
[0020]
Although one pressure detection element 1 is used in FIG. 1, the load receiving member 4 is indicated by a plurality of pressure detection elements 1, and the magnetostriction amount detection means 5 is connected to each pressure detection element 1. good.
[0021]
The load receiving member 4 is preferably made of a nonmagnetic material so as not to adversely affect the pressure detecting element 1 and a material having a low elastic modulus so that pressure can be accurately transmitted.
[0022]
In the above pressure sensor, the ferrite material of the present invention forming the pressure detecting element 1 can increase the accuracy as the pressure sensor because the relationship between the pressure and the magnetostriction amount is reversible.
[0023]
As the composition of the ferrite material constituting the pressure sensing element 1, for example, 50 to 65 mol% of Fe ₂ O _3, 5 to 20 mol% of NiO, 25 to 40 mol% of ZnO, of 0 mol% What has CuO as a main component is preferable. If it is the said range, it can prevent that a magnetostriction becomes negative, maintains high magnetic permeability, and can maintain favorable sinterability.
[0024]
Further, as other additive components, 0.5 to 5 parts by weight of SiO ₂ , 0.1 to 3 parts by weight of TiO ₂ , and 0.1 to 5 parts by weight of SnO _{2 with} respect to 100 parts by weight of the main component. As described above, the content of Fe ²⁺ ions can be increased and the magnetostriction amount can be made positive.
[0025]
Furthermore, if 0 to 5 parts by weight of Bi ₂ O ₃ is added as an additive component other than these, the sinterability can be improved. In addition, MnO may be contained in an amount of 0.15 parts by weight or less, and Al ₂ O ₃ , MgO, CaO, K ₂ O, S, and P ₂ O ₅ may each be contained in an amount of 0.05 parts by weight or less.
[0026]
Next, an embodiment in which the ferrite material of the present invention is used for a chip inductor will be described with reference to the drawings.
[0027]
As shown in FIG. 2, the core 11 is formed of the ferrite material of the present invention having an Fe ²⁺ ion content of 3 mol% or more, and a winding is applied to the central portion 11a of the core 11 and connected to both ends thereof. A chip inductor can be formed by soldering the lead pins to the flange portion 11b and molding the whole with an epoxy resin.
[0028]
At this time, the ferrite material of the present invention has a positive magnetostriction and the relationship between the pressure and the magnetostriction amount is reversible, so that the inductance L is prevented from becoming unstable even when pressure is applied during the above resin molding. it can.
[0029]
When the ferrite material of the present invention is used as the core 11 of the chip inductor, it is required to maintain a high Q value at a high frequency in addition to the above characteristics. For that purpose, the content of Fe ²⁺ ions in the ferrite material is required. Is preferably 3 to 10 mol%, and the volume resistivity is preferably 10 ⁸ Ω · cm or more.
[0030]
This is because the Q value at high frequency decreases when the Fe ²⁺ ion content exceeds 10 mol% or the volume resistivity is less than 10 ⁸ Ω · cm.
[0031]
Here, the relationship between the volume resistivity and the Q value at high frequency will be described. In general, the Q value is

tan δe: eddy current loss coefficient tan δh: hysteresis loss coefficient tan δr: total magnetic loss coefficient When the volume resistivity decreases, the eddy current loss coefficient (tan δe) increases, and as a result, the Q value decreases. Therefore, in order to prevent the Q value from decreasing at high frequencies, the volume resistivity is preferably 10 ⁸ Ω · cm or more.
[0032]
In general, the Ni—Zn ferrite material is a material having a high volume resistivity. However, as described above, when the content of Fe ²⁺ ions is increased due to the magnetostriction amount, Fe ions in the sintered body become Fe ²⁺ , Fe ³⁺ , Fe ⁴⁺ and the non-stoichiometry increases. Therefore, the transfer of electrons between these ions causes a decrease in the resistance value. Therefore, when the ferrite material of the present invention is used for a chip inductor, it is preferable to prevent the decrease in volume resistivity by setting the content of Fe ²⁺ ions to 10 mol% or less.
[0033]
In order to increase the volume resistivity of the ferrite material, a high resistance phase such as CaO or ZrO ₂ can be added to form a high resistance phase in the grain boundary phase.
[0034]
Thus, as a composition of the ferrite material when used as a chip inductor, for example, 45 to 55 mol% Fe ₂ O ₃ , 10 to 30 mol% ZnO, 0 to 10 mol% CuO, and the balance is NiO. What has a main component is preferable. If it is the said range, it can prevent that a magnetostriction becomes negative, maintains high magnetic permeability, and can maintain favorable sinterability.
[0035]
Further, as other additive components, 0.5 to 10 parts by weight of SiO ₂ , 0.1 to 5 parts by weight of TiO ₂ , and 0.1 to 5 parts by weight of SnO _{2 with} respect to 100 parts by weight of the main component. As described above, the content of Fe ²⁺ ions can be increased and the magnetostriction amount can be made positive.
[0036]
Furthermore, in order to increase the volume resistivity, CaO and ZrO ₂ can be contained in the range of 0 to 1 part by weight, respectively, as necessary.
[0037]
Further, as the additive component other than the above, it is possible to improve sinterability and adding Bi ₂ O ₃ of 0 to 5 parts by weight. In addition, 0.15 parts by weight or less of MnO and Al ₂ O ₃ , MgO, K ₂ O, S, and P ₂ O ₅ may each be contained in a range of 0.05 parts by weight or less.
[0038]
【Example】
Example 1
Examples of the present invention will be described below.
[0039]
A calcined body obtained by mixing and pulverizing main components of 55 mol% Fe ₂ O ₃ , 30 mol% NiO and 15 mol% ZnO in a vibration mill and calcining at 800 to 900 ° C. After adding different amounts of additives such as SiO ₂ as shown in Table 1, they were mixed and ground again by a ball mill, and a binder was added to perform granulation. The obtained raw material was molded and fired at 950 to 1250 ° C. in a predetermined firing process to obtain a 3 × 3 × 15 mm prismatic sample.
[0040]
For this sample, the content of Fe ²⁺ was measured by the ion chromatography method described above, and the change in inductance L when a coated copper wire having a diameter of 0.2 mm was wound around the sample and a load of 50 kg was applied. The rate ΔL / L was measured with an LCR meter and used as the amount of magnetostriction.
[0041]
The results are shown in Table 1. From this result, it can be seen that if the amount of SiO _{2 is} increased as an additive component, the content of Fe ²⁺ can be increased due to the presence of tetravalent Si ^{4+ and} the amount of magnetostriction increases accordingly. When the Fe ²⁺ content is 3 mol% or more (Nos. 5 to 7), it is understood that the magnetostriction amount changes from negative to positive, and a ferrite material having the desired characteristics can be obtained.
[0042]
[Table 1]

[0043]
Example 2
Next, using the same main component as described above, and adding different amounts of CaO and ZrO ₂ as shown in Table 2 as additives, and using the same manufacturing method as above, the toroidal core and the same 3 × 3 × A sample of 15 mm prismatic body was obtained.
The sample of this prismatic body was measured for the content of Fe ²⁺ by the above-described ion chromatography method, and a 0.2 mm diameter coated copper wire was wound around the sample, and a load of 50 kg was applied. The rate of change ΔL / L of the inductance L was measured with an LCR meter and used as the amount of magnetostriction. Moreover, the volume resistivity value was measured by the three-terminal method.
[0044]
Further, a coated copper wire having a diameter of 0.2 mm was wound around the toroidal core sample seven times, and the Q value at 30 MHz and the magnetic permeability μ at 100 kHz were measured.
[0045]
These results are shown in Table 2. From this result, as in the above embodiment, an increase in magnetostriction as to increase the content of Fe ^2+, the magnetostriction amount turns from negative to positive in particular the content of Fe ²⁺ to 3 mol% I understand. However, if the Fe ²⁺ content is increased, the Q value tends to decrease, and those exceeding 10 mol% (No. 12 to 15) are too low to be suitable as a chip inductor. Met.
[0046]
The Q value can be improved by adding a component such as CaO or ZrO ₂ to increase the volume resistivity. In particular, if the volume resistivity is 10 ⁸ Ω · cm (100 MΩ · cm) or more, the Q value can be improved. It was also confirmed that it can be as high as 20 or more.
[0047]
[Table 2]

[0048]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in a ferrite material mainly composed of oxides of Fe, Ni, and Zn, by containing 3 mol% or more of Fe ²⁺ ions, the amount of magnetostriction is made positive, pressure and magnetostriction. The quantity relationship can be made reversible and the correlation can be made constant. Also, by adjusting the Fe ²⁺ ion content within the above range, a ferrite material having a predetermined magnetostriction amount can be obtained freely.
[0049]
Further, according to the present invention, the pressure sensor is formed of the ferrite material, and the pressure sensor is configured by means for transmitting pressure to the pressure detection element and means for detecting the magnetostriction amount of the pressure detection element. A highly accurate pressure sensor can be obtained.
[0050]
Furthermore, according to the present invention, the core is formed from the ferrite material, and the core is wound to form the chip inductor, so that the variation in inductance is small during resin molding and the variation is unstable. Can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing a pressure sensor using a ferrite material of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a core for a chip inductor using the ferrite material of the present invention.
[Explanation of symbols]
1: Pressure detecting element 2: Winding 3: Base body 4: Load receiving member 5: Magnetostriction detecting means 6: Analyzing part 11: Core 11a: Central part 11b: Flange part

Claims

The main component is an oxide of Fe, Ni, and Zn , and 0.5 to 10 parts by weight of SiO ₂ , 0.1 to 5 parts by weight of TiO ₂ , and 0.1 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the main component. A ferrite material comprising at least one part of SnO ₂ in part, CaO and ZrO _{2 in an amount} of 1 part by weight or less, and 3 mol% or more of Fe ²⁺ ions.

A pressure sensor comprising: means for forming a pressure detection element from the ferrite material according to claim 1, and means for transmitting pressure to the pressure detection element; and means for detecting a magnetostriction amount of the pressure detection element.

A chip inductor formed by forming a core from the ferrite material according to claim 1 and winding the core.