JP3825700B2

JP3825700B2 - Ferrite particles and ferrite resin composite composition

Info

Publication number: JP3825700B2
Application number: JP2002028296A
Authority: JP
Inventors: 浩原田; 芳雄矢田; 均大瀧
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2002-02-05
Filing date: 2002-02-05
Publication date: 2006-09-27
Anticipated expiration: 2022-02-05
Also published as: JP2003226525A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系のフェライト粒子に関し、より詳細にはコイルに巻回された巻線の保護樹脂塗膜に好適に用いられるフェライト粒子およびフェライト樹脂複合組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりコイルの巻線を保護するなどの目的から、コイルの巻線上に樹脂組成物を塗布したり、樹脂フィルムを巻回したりして保護層を形成していた。
【０００３】
特に近年、電子機器の小型、精密化が進み、このような電子機器に用いられるコイルにも小型化の要請が高まっている。このようなコイルの小型化を実現する上で、樹脂被膜の形成による保護層の重要性が高まってきた。
【０００４】
例えば、特開平１０−９２６２５号には、コアやボビン等の支持部材上に導電線を巻きつけ、全体を外装絶縁樹脂で被覆した構造を有するコイルが開示されている。導電線としては、銅線等でなる導電芯線の周りに絶縁皮膜を有し、絶縁皮膜の上に、融着被膜を設けた線材が知られている。このような導電線を用いた場合、外装絶縁樹脂としては、通常熱硬化性絶縁樹脂を用いるのが一般的である。また、導電線を巻き付けて構成した巻線部と、外装絶縁樹脂との間には、緩衝層となるアンダーコート層として、シリコン樹脂を塗布することも知られている。
【０００５】
ところで、コイルの電気特性を向上させたり、回路の高密度実装、高周波化を実現する上で、コイルからの漏れ磁束を抑制する要望が大きくなってきた。このような漏れ磁束を抑制するために、コア材、巻線方法などについて種々の検討がなされている。また、外装絶縁樹脂と漏れ磁束との関係については、例えば特許第３２１９７５９号公報に記載されているように、外装絶縁樹脂中にフェライト粉末を含有させて閉磁路を形成し、漏れ時速を減少させるといった試みがなされている。
【０００６】
しかし、単に樹脂中にフェライト粉末を分散させただけでは、フェライト粒子の沈降により、フェライト−樹脂組成物の組成が安定せず、組成物状態で保存すると、組成物中で組成の変動を生じてしまう。また、特に製造工程において、組成物の組成変動によりロット間の品質のバラツキが生じてしまうといった問題を有していた。
【０００７】
すなわち、前記材料を用いたフェライト・樹脂複合組成物は、樹脂と混合した状態で放置すると、フェライト粒子が次第に分離・沈降してしまう。このようなフェライト・樹脂複合組成物は、インジェクション成形やトランスファー成形等の各種の成型法や、印刷工法のための塗料の調整から輸送、保存、塗布までの間にフェライト粒子が分離・沈降してしまい、均一なフェライト・樹脂複合組成物が得られない。このようなフェライト・樹脂複合組成物を用いると、電気特性のバラツキが生じ、製品の品質が劣化してしまう。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、コイルからの漏れ磁束を抑制する有効な手段を提供することであり、特にフェライト粒子を樹脂中に分散した組成物を提供するにあたり、長期保存、連続使用時にも安定した組成を維持できるフェライト粒子、およびフェライト樹脂複合組成物を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
すなわち上記目的は、以下の本発明の構成により達成される。
（１）主成分として、
Ｆｅ _２Ｏ _３４５〜５０ｍｏｌ％
ＮｉＯ１０〜２０ｍｏｌ％
ＺｎＯ２５〜４０ｍｏｌ％
ＣｕＯ５〜１０ｍｏｌ％
含有するＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトであり、
平均結晶粒径：５μｍ以下、体積平均粒子径Ｄ５０：２５〜４５μｍ、ＢＥＴ値０．０８ｍ^２／ｇ以上、嵩密度２．１ｇ／ｃｍ^３以下のフェライト粒子。
（２）上記（１）のフェライト粒子が樹脂中に分散されているフェライト樹脂複合組成物。
（３）コイルの保護被膜である上記（２）のフェライト樹脂複合組成物。
【００１０】
なお、特許第２７４３００９号公報には、従来に比べ、大きな透磁率を有し、かつ流動性に優れているＮｉ−Ｚｎ系フェライトを提供することを目的として、Ｆｅ₂Ｏ₃ ：４７〜５５ mol％、ＮｉＯ：１０〜２３ mol％、ＺｎＯ：２５〜４０ mol％である組成で、平均粒径２０〜１５０μm のＮｉ−Ｚｎフェライトを樹脂組成物中に配合させ、このフェライト・樹脂複合組成物の透磁率が２５以上であり、流動性が優れているフェライト・樹脂複合組成物が開示されている。しかし、この文献に開示されているフェライト粒子は、コア材として用いるものであり、外装絶縁樹脂に用いる検討も、漏れ磁束を減少させる検討も一切なされていない。また、この文献には透磁率を向上させるためには空孔を減少させることが有効であると記載され、フェライト粒子の嵩密度やＢＥＴ値に関する検討も一切なされていない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明のフェライト粒子は、平均結晶粒径：５μm 以下、体積平均粒子径Ｄ５０：２５〜４５μm 、ＢＥＴ値０．０８m²/g 以上、嵩密度２．１g/cm³ 以下のものである。
【００１２】
このように、フェライト粒子中に空隙を設け、見かけの比重（嵩密度）を低くすることにより、フェライト粒子と樹脂とを混合した複合組成物中において、フェライト粒子が沈降したり、分離したりするのを防止することができる。これにより、成形工程、塗布工程などでの複合組成物の組成が安定し、バラツキの少ない、高品位の製品を提供できる。
【００１４】
また、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトの組成は好ましくは主成分として、
Ｆｅ₂Ｏ₃ ４５〜５０ mol％
ＮｉＯ１０〜２０ mol％
ＺｎＯ２５〜４０ mol％
ＣｕＯ５〜１０ mol％
含有するものがよい。また、上記主成分のほかにＭｎ，Ｍｇ，Ｃｏ，Ｗ，Ｂｉ，Ｓｉ，Ｂ，Ｚｒ等を含有していてもよい。
【００１５】
フェライトの組成を上記範囲とすることにより、平均結晶粒径、体積平均粒子径Ｄ５０、ＢＥＴ値、嵩密度を調整しやすくなり、しかも良好な磁気特性が得られる。また、上記組成のフェライトはコア材としても使用されるため、原料の共通化や、廃材の利用によりコストダウン効果もある。
【００１６】
フェライト粒子の平均結晶粒径は５μm 以下、好ましくは３〜５μm 、体積平均粒子径Ｄ５０：２５〜４５μm 、好ましくは３０〜４０μm 、ＢＥＴ値０．０８m²/g 以上、好ましくは０．１５〜０．３０m²/g 、嵩密度２．１g/cm³ 以下、好ましくは１．５〜２．０g/cm³ である。
【００１７】
体積平均粒子径、平均結晶粒径、ＢＥＴ値、嵩密度が上記範囲を外れると、フェライト粒子の見かけの比重が増大し、沈降しやすくなる。特に、平均粒径が１μｍ未満であるとフェライト−樹脂組成物の粘性が極端に高くなるため、作業性を考慮するとフェライトの含有量を高くすることが困難になる。また、磁気特性も劣化してくる。
【００１８】
フェライト粉末は、所謂破砕粉を用いることも可能であるが、充填率を向上させ電磁特性を向上させるためには、球状の造粒粉を用いることが好ましい。
【００１９】
このように球状の粒子を用いることで、凝集が少なく、微細で粒度、形状が揃っており、かつ表面活性の低い粉末となり、粉末自身が優れた磁気特性を有するとともに、均一分散が可能であるため、特性のばらつきが小さくなり、かつ充填密度をより高くすることができる。
【００２０】
これに対し、体積平均粒子径Ｄ５０が上記範囲未満では、成形密度を上げることが難しく、体積平均粒子径が上記範囲を超えると、軽薄短小な電子部品の保護皮膜には大きすぎるために、均一な充填・成形ができずバラツキが大きくなる。
【００２１】
体積平均粒子径は、例えば光散乱理論（Ｍｉｅ散乱）を応用することにより求めることができる。すなわち、直径Ｄの単一粒子に光が入射した場合、その粒子から観察される散乱光強度は、粒子の周長と入射光波長λとの比で定義される粒径パラメータα（α＝πＤ／λ）と粒子の屈折率ｍとによって決まる。粒子径が大きい場合、散乱光は前方に集中し、粒子径が入射波長より小さい場合、散乱光は全方向に散乱する。この場合、散乱光強度は、散乱角θ（入射方向と散乱方向の角度）に依存して変化する。従って、散乱光強度の角度分布を求めることで粒子径分布が計算できる。
【００２２】
また、球状平均径（平均体積径）として求めることが好ましい。すなわち、
球状平均径（平均体積径）＝（Σｎｄ³ ／Σｎ）^1/3 〔ｄ：粒子径、ｎ：サンプル数〕
として求めることができる。また、粒径−累積体積分布曲線から累積５０％における粒径（Xvm）としてもよい。
【００２３】
本発明でいう「球状」は、表面が平滑な完全な球状のほか、極めて真球に近い多面体も含むものである。即ち、本発明の球状微粉末には、Wulffモデルで表わされるような安定な結晶面で囲まれた等方的な対称性を有し、かつ球形度が１に近い多面体粒子も含まれる。
【００２４】
球形度は０．９０〜１の範囲であることが好ましい。ここで、「球形度」は、Wadellの実用球形度、即ち、粒子の投影面積に等しい円の直径の、粒子の投影像に外接する最小円の直径に対する比で表わされる。球形度が小さくなると、分散性が悪化しやすくなる。
【００２５】
球形度は、粒子の断面を研磨等により出した（樹脂に粒子を埋め込み、樹脂ごと研磨）後、その粒子形状（外周形状）を（ＯＣＲ等を用い画像情報として）取り込み、画像処理によりその面積を求め、計算により直径を算出する。さらに、前記粒子形状に、外接円を直径が最小となるように描かせた後、その直径を求める。これらにより求めた２つの直径からWadell の実用球状度により球形度を算出する手法などにより求めることができる。なお、Wadell の実用球状度Ψ0 は、
Ψ0 ＝粒子の投影面積に等しい円の直径／粒子の投影像に外接する最小円の直径
として定義されている。
【００２６】
本発明では、フェライト粒子中の少なくとも６０質量％以上が上記球形度の範囲にある粒子を用いることが好ましい。
【００２７】
本発明のフェライト粒子を製造するには、例えば噴霧造粒法を用いればよい。噴霧造粒法のなかでもディスク造粒法は、角速度により粒度を調整することが可能であり、粒度分布も狭く、均一な粒径のフェライト粒子が得られ易い。
【００２８】
また、上記ＢＥＴ値、嵩密度の空孔率を得るには、スラリー中の固形物濃度を調整すればよい。一般に、固形物濃度が高くなると空孔ができにくくなる。また、逆に固形物濃度が低すぎると造粒が困難となってくる。好ましい固形物濃度としては４５〜６５質量％、より好ましくは５０〜６０質量％程度である。
【００２９】
また、スラリー中には分散剤などの添加剤を加えてもよい。
【００３０】
得られたスラリーを、上記の噴霧造粒法により造粒し、入り口温度１５０〜２５０℃、出口温度７０〜１２５℃の範囲で造粒乾燥させた後、結晶粒成長しない程度の温度、好ましくは９００〜１１００℃、より好ましくは９５０〜１０５０℃で焼成して本発明のフェライト粒子を得る。
【００３１】
フェライト粒子が分散される樹脂としては、ポリ塩化ビニル、ポリオレフィン、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、熱硬化性アクリル樹脂、フッ素樹脂、セルロース誘導体等、任意の合成樹脂材料が使用可能であるが、取り扱いの容易さ等の点から熱可塑性樹脂よりも熱硬化性樹脂の方が有利である。特にエポキシ樹脂は、各種金属との接着性に優れ、また良好な作業性、物理特性、機械特性、化学特性を有するので好適である。
【００３２】
樹脂に含まれるフェライト粒子の含有量としては、好ましくは４０〜９５質量％、より好ましくは７５〜９５質量％である。フェライト粒子の含有量が４０質量％未満であると、効果的な閉磁路を構成することが困難となり、漏れ磁束抑制効果が不足する虞れがある。逆にフェライト粒子の含有量が９５質量％を超えると、樹脂分が不足して被膜の強度が不足したり、形成が困難になってくる。
【００３３】
外装絶縁樹脂層は、通常の塗布手段により形成することができる。例えば、フェライト粒子と樹脂、必要により硬化剤、促進剤とを混合したものを溶剤に溶解してペースト状の塗料となし、これをインダクタにインジェクション法などにより塗布した後、４０〜１００℃程度の温風を吹き付けるか、放置して溶媒を揮発させ乾燥すればよい。このようにすることで、フェライト粒子の充填率（樹脂に対する比率）を質量比で７５〜９０％にまで上げることが可能である。
【００３４】
したがって、同一外形寸法としたときにはインダクタンス値が大きくとれ、同一インダクタンス値としたときには直流ロスが減少して効率が良くなることになる。
【００３５】
本発明のフェライト樹脂複合組成物をコイルの外装絶縁樹脂層に用いた例を図１に示す。図示例のコイルは、コア１とこのコア１に巻回されている巻線２とを有し、この巻線２の外側を囲むようにフェライト樹脂複合組成物からなる外装絶縁樹脂層３が形成されている。この外装絶縁樹脂層３は、樹脂５中にフェライト粒子４が分散されている。
【００３６】
本発明のフェライト樹脂複合組成物は、巻線型のコイルの絶縁被膜として好適である。特にＭＤやＣＤなどのポータブル音響機器、デジタルビデオカメラの電源用チョークコイルとして使用される小型の巻線型コイルや、ノート型パソコンのＤＣ／ＤＣコンバータ用チョークコイルやノート型パソコンの液晶バックライトのインバータ回路用チョークコイルなどに使用される大型の巻線型コイルなどに好適に用いることができる。また、プリントコイルや、薄膜型コイル等に応用することも可能である。
【００３７】
【実施例】
主成分組成として、
Ｆｅ₂Ｏ₃ ４７ mol％
ＮｉＯ１８ mol％
ＺｎＯ２６ mol％
ＣｕＯ９ mol％
含有するフェライト粉末に、バインダーとして平均鹸化度９３ mol％、平均重合度１３００のポリビニールアルコール１質量％、ポリカルボン酸系の分散剤０．３質量％をそれぞれ添加し、さらに溶剤として水を添加してスラリー中の固形物（フェライト）濃度５０質量％、６０質量％、６７質量％にそれぞれ調整した。得られた各スラリーを、噴霧造粒法（ディスク式アトマイザ法式）により平均粒径４０μm に造粒した後、焼成温度１０００℃、１０４０℃、１０８０℃でそれぞれ焼成を行った。得られた焼成物を乾式粉砕後、振動篩を用いて整粒を行い、体積平均粒径Ｄ５０が３５μm のフェライト粒子を製造した。なお、このフェライト粒子の球形度は０．９〜０．９３程度であった。
【００３８】
このフェライト粒子と、エポキシ樹脂（スリーボンド社製、商品名：２０２３、粘度３０００cps）とを質量比５０：５０で混合し、有機スラリーを作製した。得られた有機スラリーを試験管内で放置し、フェライト粒子の沈降度合いを個液分離状体で評価した。すなわち、上澄みの液体成分と、固体を含有するスラリー部分との試験管における比率を目視により観察した。得られた粒子のＢＥＴ値、嵩密度、平均結晶粒径、体積平均粒径と、沈降度合いをそれぞれ表１，２に示す。また、各サンプル１〜９の表面の状態をそれぞれ図２〜１０に示す。なお、ＢＥＴ値は、比表面積測定器（島津製作所、micromeritics）で測定して得、嵩密度は、ＪＩＳ−Ｚ−２５０４に準拠して測定して得た。また、平均結晶粒径は、ＳＥＭ画像観察により算出し、体積平均粒径はマイクロトラック粒度分析計を用いて算出した。
【００３９】
【表１】

【００４０】
【表２】

【００４１】
さらに、造粒スラリー固形分濃度５０質量％、焼成温度１０００℃の条件で作製したフェライト粒子とフタル酸ジアリルとを混合して、外装樹脂塗膜用のフェライト樹脂複合組成物を作製した。用いたコイルはコアにドラム型形状（寸法直径０．８mm×長さ１．６mm×つば部０．４mm）を用い、これに所定の大きさの銅線を３０回巻回したものを用意した。このコイルにインジェクション装置を用いて、上記組成物を塗布し、表面被覆コイル１００００個作製し、製品間のインダクタンスのバラツキを調べた。
【００４２】
その結果、各素子のインダクタンスは、平均１３mHで、通常の破砕粉を用いたものに比べて３０％程度インダクタンスが向上した。また、各製品のインダクタンスの平均値に対する偏差は０．５mH以内であり、均一な品質が得られることがわかった。
【００４３】
以上のように、本発明のフェライト粒子を用いた複合組成物は、樹脂と混合した状態で放置しても、フェライト粒子が分離・沈降してしまうことがない。このため、インジェクション成形やトランスファー成形等の各種の成型法や、印刷工法のための塗料の調整から輸送、保存、塗布までの間において、フェライト粒子が分離・沈降してしまうことがなく、均一なフェライト・樹脂複合組成物が得られる。このため、電気特性のバラツキが生ぜず、製品の品質が向上する。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、コイルからの漏れ磁束を抑制する有効な手段を提供することができ、特にフェライト粒子を樹脂中に分散した組成物を提供するにあたり、長期保存、連続使用時にも安定した組成を維持できるフェライト粒子、およびフェライト樹脂複合組成物を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフェライト樹脂複合組成物を有するコイルの概略断面図である。
【図２】実施例で作製したフェライト粒子の表面の状態を示す図面代用ＳＥＭ写真である。
【図３】実施例で作製したフェライト粒子の表面の状態を示す図面代用ＳＥＭ写真である。
【図４】実施例で作製したフェライト粒子の表面の状態を示す図面代用ＳＥＭ写真である。
【図５】実施例で作製したフェライト粒子の表面の状態を示す図面代用ＳＥＭ写真である。
【図６】実施例で作製したフェライト粒子の表面の状態を示す図面代用ＳＥＭ写真である。
【図７】実施例で作製したフェライト粒子の表面の状態を示す図面代用ＳＥＭ写真である。
【図８】実施例で作製したフェライト粒子の表面の状態を示す図面代用ＳＥＭ写真である。
【図９】実施例で作製したフェライト粒子の表面の状態を示す図面代用ＳＥＭ写真である。
【図１０】実施例で作製したフェライト粒子の表面の状態を示す図面代用ＳＥＭ写真である。
【符号の簡単な説明】
１コア
２巻線
３フェライト樹脂複合組成物
４フェライト粒子
５樹脂[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a Ni—Cu—Zn ferrite particle, and more particularly to a ferrite particle and a ferrite resin composite composition suitably used for a protective resin coating film of a winding wound around a coil.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for the purpose of protecting the coil winding, a protective layer has been formed by applying a resin composition or winding a resin film on the coil winding.
[0003]
In particular, in recent years, electronic devices have become smaller and more precise, and there is an increasing demand for miniaturization of coils used in such electronic devices. In realizing such a downsizing of the coil, the importance of a protective layer due to the formation of a resin film has increased.
[0004]
For example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-92625 discloses a coil having a structure in which a conductive wire is wound around a support member such as a core or a bobbin and the whole is covered with an exterior insulating resin. As a conductive wire, a wire having an insulating film around a conductive core wire made of a copper wire or the like, and having a fusion coating on the insulating film is known. When such a conductive wire is used, it is common to use a thermosetting insulating resin as the exterior insulating resin. It is also known to apply a silicon resin as an undercoat layer serving as a buffer layer between a winding portion formed by winding a conductive wire and an exterior insulating resin.
[0005]
By the way, in order to improve the electrical characteristics of the coil, to realize high-density mounting of the circuit and to increase the frequency, there has been a growing demand for suppressing the leakage magnetic flux from the coil. In order to suppress such leakage magnetic flux, various studies have been made on the core material, the winding method, and the like. As for the relationship between the exterior insulation resin and the leakage magnetic flux, for example, as described in Japanese Patent No. 3219759, ferrite powder is included in the exterior insulation resin to form a closed magnetic circuit, thereby reducing the leakage speed. Attempts have been made.
[0006]
However, simply dispersing the ferrite powder in the resin does not stabilize the composition of the ferrite-resin composition due to sedimentation of the ferrite particles, and if the composition is stored in the composition state, the composition changes in the composition. End up. In addition, particularly in the manufacturing process, there is a problem that quality variation between lots occurs due to composition variation of the composition.
[0007]
That is, when a ferrite / resin composite composition using the above material is left in a state of being mixed with a resin, the ferrite particles gradually separate and settle. Such a ferrite-resin composite composition is one in which ferrite particles are separated and settled during various molding methods such as injection molding and transfer molding, and from the adjustment of the paint for the printing method to transportation, storage and application. Thus, a uniform ferrite / resin composite composition cannot be obtained. When such a ferrite / resin composite composition is used, variations in electrical characteristics occur and the quality of the product deteriorates.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide an effective means for suppressing magnetic flux leakage from a coil. In particular, in providing a composition in which ferrite particles are dispersed in a resin, a composition that is stable even during long-term storage and continuous use. It is providing the ferrite particle which can maintain, and a ferrite resin composite composition.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
That is, the above object is achieved by the following configuration of the present invention.
(1) As a main component
Fe ₂ O ₃ 45~50mol%
NiO 10-20 mol%
ZnO 25-40 mol%
CuO 5-10 mol%
Ni-Cu-Zn based ferrite containing,
Ferrite particles having an average crystal particle diameter of 5 μm or less, a volume average particle diameter D50 of 25 to 45 μm, a BET value of 0.08 m ² / g or more, and a bulk density of 2.1 g / cm ³ or less.
( 2 ) A ferrite resin composite composition in which the ferrite particles of (1 ) above are dispersed in a resin.
( 3 ) The ferrite resin composite composition according to (2) , which is a protective coating for a coil.
[0010]
Note that Japanese Patent No. 2743909 discloses Fe ₂ O ₃ : 47 to 55 mol for the purpose of providing a Ni—Zn-based ferrite having a large magnetic permeability and excellent fluidity as compared with the prior art. %, NiO: 10 to 23 mol%, ZnO: 25 to 40 mol%, Ni—Zn ferrite having an average particle size of 20 to 150 μm is blended in the resin composition, and the ferrite-resin composite composition A ferrite / resin composite composition having a magnetic permeability of 25 or more and excellent fluidity is disclosed. However, the ferrite particles disclosed in this document are used as a core material, and neither studies using an exterior insulating resin nor studies for reducing leakage magnetic flux have been made. In addition, this document describes that it is effective to reduce the number of pores in order to improve the magnetic permeability, and no study has been made on the bulk density and BET value of ferrite particles.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The ferrite particles of the present invention have an average crystal particle size of 5 μm or less, a volume average particle size D50 of 25 to 45 μm, a BET value of 0.08 m ² / g or more, and a bulk density of 2.1 g / cm ³ or less.
[0012]
In this way, by providing voids in the ferrite particles and lowering the apparent specific gravity (bulk density), the ferrite particles settle or separate in the composite composition in which the ferrite particles and the resin are mixed. Can be prevented. Thereby, the composition of the composite composition in the molding process, the coating process, and the like is stabilized, and a high-quality product with little variation can be provided.
[0014]
The composition of Ni-Cu-Zn ferrite is preferably as a main component,
Fe ₂ O ₃ 45~50 mol%
NiO 10-20 mol%
ZnO 25-40 mol%
CuO 5-10 mol%
Good to contain. In addition to the above main components, Mn, Mg, Co, W, Bi, Si, B, Zr and the like may be contained.
[0015]
By setting the composition of the ferrite within the above range, it becomes easy to adjust the average crystal grain size, the volume average particle size D50, the BET value, and the bulk density, and good magnetic properties can be obtained. In addition, since the ferrite having the above composition is also used as a core material, there is an effect of cost reduction by sharing the raw materials and using the waste material.
[0016]
The average grain size of the ferrite particles is 5 μm or less, preferably 3 to 5 μm, the volume average particle size D50: 25 to 45 μm, preferably 30 to 40 μm, and the BET value is 0.08 m ² / g or more, preferably 0.15 to 0 .30m ² / g, bulk density 2.1 g / cm ³ or less, preferably 1.5 to 2.0 g / cm ^3.
[0017]
If the volume average particle size, average crystal particle size, BET value, and bulk density are out of the above ranges, the apparent specific gravity of the ferrite particles increases, and the particles tend to settle. In particular, when the average particle size is less than 1 μm, the viscosity of the ferrite-resin composition becomes extremely high, so that it is difficult to increase the ferrite content in consideration of workability. In addition, the magnetic characteristics also deteriorate.
[0018]
As the ferrite powder, so-called crushed powder can be used, but spherical granulated powder is preferably used in order to improve the filling rate and the electromagnetic characteristics.
[0019]
By using spherical particles in this way, the powder is less agglomerated, is fine, has a uniform particle size and shape, and has a low surface activity. The powder itself has excellent magnetic properties and can be uniformly dispersed. Therefore, variation in characteristics can be reduced and the packing density can be further increased.
[0020]
On the other hand, if the volume average particle diameter D50 is less than the above range, it is difficult to increase the molding density, and if the volume average particle diameter exceeds the above range, it is too large for a protective coating for light and thin electronic components. Cannot be properly filled and molded, resulting in large variations.
[0021]
The volume average particle diameter can be determined by applying light scattering theory (Mie scattering), for example. That is, when light is incident on a single particle having a diameter D, the scattered light intensity observed from the particle is a particle size parameter α (α = πD defined by the ratio of the particle circumference to the incident light wavelength λ. / Λ) and the refractive index m of the particles. When the particle diameter is large, the scattered light is concentrated forward, and when the particle diameter is smaller than the incident wavelength, the scattered light is scattered in all directions. In this case, the scattered light intensity changes depending on the scattering angle θ (the angle between the incident direction and the scattering direction). Therefore, the particle size distribution can be calculated by obtaining the angular distribution of the scattered light intensity.
[0022]
Moreover, it is preferable to obtain | require as a spherical average diameter (average volume diameter). That is,
Spherical average diameter (average volume diameter) = (Σnd ³ / Σn) ^1/3 [d: particle diameter, n: number of samples]
Can be obtained as Alternatively, the particle size (Xvm) at a cumulative 50% may be determined from the particle size-cumulative volume distribution curve.
[0023]
The “spherical shape” as used in the present invention includes a perfect spherical shape with a smooth surface and a polyhedron that is very close to a true sphere. That is, the spherical fine powder of the present invention includes polyhedral particles having isotropic symmetry surrounded by a stable crystal plane as represented by the Wulff model and having a sphericity close to 1.
[0024]
The sphericity is preferably in the range of 0.90-1. Here, “sphericity” is expressed by the Wadell's practical sphericity, that is, the ratio of the diameter of a circle equal to the projected area of the particle to the diameter of the smallest circle circumscribing the projected image of the particle. When the sphericity is small, the dispersibility tends to deteriorate.
[0025]
The sphericity is obtained by polishing the cross section of the particles (embedding the particles in the resin and polishing the entire resin), then capturing the particle shape (peripheral shape) (as image information using OCR or the like), and processing the area by image processing. And calculate the diameter. Further, after the circumscribed circle is drawn on the particle shape so as to minimize the diameter, the diameter is obtained. It can be obtained by a method of calculating the sphericity from the two diameters obtained by these using the practical sphericity of Wadell. Wadell's practical sphericity Ψ0 is
Ψ 0 = diameter of the circle equal to the projected area of the particle / diameter of the smallest circle circumscribing the projected image of the particle.
[0026]
In the present invention, it is preferable to use particles in which at least 60% by mass or more of the ferrite particles are in the above sphericity range.
[0027]
In order to produce the ferrite particles of the present invention, for example, a spray granulation method may be used. Among the spray granulation methods, the disk granulation method can adjust the particle size by the angular velocity, has a narrow particle size distribution, and is easy to obtain ferrite particles having a uniform particle size.
[0028]
Moreover, what is necessary is just to adjust the solid substance density | concentration in a slurry, in order to obtain the porosity of the said BET value and a bulk density. Generally, when the solid concentration increases, it becomes difficult to form pores. Conversely, if the solid concentration is too low, granulation becomes difficult. The preferred solid concentration is 45 to 65% by mass, more preferably about 50 to 60% by mass.
[0029]
Moreover, you may add additives, such as a dispersing agent, in a slurry.
[0030]
The obtained slurry is granulated by the above-mentioned spray granulation method, and after granulating and drying in the range of an inlet temperature of 150 to 250 ° C. and an outlet temperature of 70 to 125 ° C., a temperature at which crystal grains do not grow, preferably The ferrite particles of the present invention are obtained by firing at 900 to 1100 ° C, more preferably 950 to 1050 ° C.
[0031]
As the resin in which the ferrite particles are dispersed, any synthetic resin material such as polyvinyl chloride, polyolefin, epoxy resin, polyester resin, thermosetting acrylic resin, fluororesin, or cellulose derivative can be used, but it is easy to handle. In view of the above, the thermosetting resin is more advantageous than the thermoplastic resin. Epoxy resins are particularly preferable because they have excellent adhesion to various metals and have good workability, physical properties, mechanical properties, and chemical properties.
[0032]
As content of the ferrite particle contained in resin, Preferably it is 40-95 mass%, More preferably, it is 75-95 mass%. When the content of the ferrite particles is less than 40% by mass, it is difficult to form an effective closed magnetic circuit, and the leakage flux suppressing effect may be insufficient. On the contrary, if the content of ferrite particles exceeds 95% by mass, the resin content is insufficient and the strength of the coating is insufficient, or the formation becomes difficult.
[0033]
The exterior insulating resin layer can be formed by ordinary application means. For example, a mixture of ferrite particles and resin, if necessary, a curing agent and an accelerator is dissolved in a solvent to form a paste-like paint, and this is applied to an inductor by an injection method or the like, and then about 40 to 100 ° C. It is only necessary to blow warm air or leave it to evaporate the solvent and dry it. By doing in this way, it is possible to raise the filling rate (ratio with respect to resin) of a ferrite particle to 75 to 90% by mass ratio.
[0034]
Therefore, when the same outer dimensions are used, the inductance value can be increased, and when the same inductance value is used, the DC loss is reduced and the efficiency is improved.
[0035]
An example in which the ferrite resin composite composition of the present invention is used for an outer insulating resin layer of a coil is shown in FIG. The illustrated coil includes a core 1 and a winding 2 wound around the core 1, and an exterior insulating resin layer 3 made of a ferrite resin composite composition is formed so as to surround the outside of the winding 2. Has been. In the exterior insulating resin layer 3, ferrite particles 4 are dispersed in a resin 5.
[0036]
The ferrite resin composite composition of the present invention is suitable as an insulating coating for a winding type coil. In particular, small winding coils used as power source choke coils for portable audio equipment such as MD and CD, digital video cameras, DC / DC converter choke coils for notebook computers, and inverters for LCD backlights for notebook computers It can be suitably used for a large winding coil used for a circuit choke coil or the like. Further, it can be applied to a printed coil, a thin film type coil, and the like.
[0037]
【Example】
As the main component composition,
Fe ₂ O ₃ 47 mol%
NiO 18 mol%
ZnO 26 mol%
CuO 9 mol%
1% by mass of polyvinyl alcohol having an average saponification degree of 93 mol%, an average polymerization degree of 1300, and 0.3% by mass of a polycarboxylic acid-based dispersant are added to the ferrite powder contained, and water is added as a solvent. The solids (ferrite) concentration in the slurry was adjusted to 50 mass%, 60 mass%, and 67 mass%, respectively. Each of the resulting slurries was granulated to an average particle size of 40 μm by spray granulation (disk atomizer method), and then fired at firing temperatures of 1000 ° C., 1040 ° C., and 1080 ° C., respectively. The obtained fired product was dry-pulverized and then sized using a vibrating sieve to produce ferrite particles having a volume average particle diameter D50 of 35 μm. The sphericity of the ferrite particles was about 0.9 to 0.93.
[0038]
This ferrite particle and an epoxy resin (manufactured by Three Bond, trade name: 2023, viscosity 3000 cps) were mixed at a mass ratio of 50:50 to prepare an organic slurry. The obtained organic slurry was allowed to stand in a test tube, and the degree of sedimentation of the ferrite particles was evaluated using a single liquid separation. That is, the ratio in the test tube of the liquid component of the supernatant and the slurry portion containing the solid was visually observed. Tables 1 and 2 show the BET value, bulk density, average crystal grain size, volume average particle size, and sedimentation degree of the obtained particles, respectively. Moreover, the surface states of Samples 1 to 9 are shown in FIGS. The BET value was obtained by measuring with a specific surface area measuring instrument (Shimadzu Corporation, micromeritics), and the bulk density was measured according to JIS-Z-2504. The average crystal grain size was calculated by SEM image observation, and the volume average particle size was calculated using a Microtrac particle size analyzer.
[0039]
[Table 1]

[0040]
[Table 2]

[0041]
Further, ferrite particles prepared under conditions of a granulated slurry solid content concentration of 50 mass% and a firing temperature of 1000 ° C. and diallyl phthalate were mixed to prepare a ferrite resin composite composition for an exterior resin coating film. The coil used was a drum-shaped core (dimension diameter 0.8 mm x length 1.6 mm x brim 0.4 mm), which was prepared by winding a copper wire of a predetermined size 30 times. . The coil was coated with the above composition using an injection device to produce 10,000 surface-coated coils, and the variation in inductance between products was examined.
[0042]
As a result, the inductance of each element was 13 mH on average, and the inductance was improved by about 30% compared to that using ordinary crushed powder. Moreover, the deviation with respect to the average value of the inductance of each product was within 0.5 mH, and it was found that uniform quality could be obtained.
[0043]
As described above, the composite composition using the ferrite particles of the present invention does not cause the ferrite particles to separate and settle even when left in the state of being mixed with the resin. For this reason, the ferrite particles do not separate and settle during the various molding methods such as injection molding and transfer molding, and from the adjustment of the paint for the printing method to transportation, storage, and application, and are uniform. A ferrite-resin composite composition is obtained. For this reason, variation in electrical characteristics does not occur and the quality of the product is improved.
[0044]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide an effective means for suppressing the magnetic flux leakage from the coil. Particularly, in providing a composition in which ferrite particles are dispersed in a resin, during long-term storage and continuous use. Further, it is possible to provide a ferrite particle and a ferrite resin composite composition that can maintain a stable composition.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a coil having a ferrite resin composite composition of the present invention.
FIG. 2 is a drawing-substitute SEM photograph showing the state of the surface of a ferrite particle produced in an example.
FIG. 3 is a drawing-substituting SEM photograph showing the state of the surface of a ferrite particle produced in an example.
FIG. 4 is a drawing-substituting SEM photograph showing the state of the surface of a ferrite particle produced in an example.
FIG. 5 is a drawing-substituting SEM photograph showing the state of the surface of a ferrite particle produced in an example.
FIG. 6 is a drawing-substituting SEM photograph showing the state of the surface of the ferrite particles produced in the example.
FIG. 7 is a drawing-substituting SEM photograph showing the state of the surface of a ferrite particle produced in an example.
FIG. 8 is a drawing-substitute SEM photograph showing the state of the surface of a ferrite particle produced in an example.
FIG. 9 is a drawing-substituting SEM photograph showing the state of the surface of the ferrite particles produced in the example.
FIG. 10 is a drawing-substituting SEM photograph showing the state of the surface of the ferrite particles produced in the example.
[Brief description of symbols]
1 Core 2 Winding 3 Ferrite resin composite composition 4 Ferrite particles 5 Resin

Claims

As the main component
Fe ₂ O ₃ 45~50mol%
NiO 10-20 mol%
ZnO 25-40 mol%
CuO 5-10 mol%
Ni-Cu-Zn based ferrite containing,
Ferrite particles having an average crystal particle diameter of 5 μm or less, a volume average particle diameter D50 of 25 to 45 μm, a BET value of 0.08 m ² / g or more, and a bulk density of 2.1 g / cm ³ or less.

A ferrite resin composite composition in which the ferrite particles of claim 1 are dispersed in a resin.

The ferrite resin composite composition according to claim 2 , which is a protective coating for a coil.