JP4293936B2 - Mn−Zn系フェライト部材 - Google Patents

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Description

本発明は、コイル及びトランスのコアに用いるのに好適なMn−Zn系フェライト部材に関し、特に低損失かつ高い耐電圧(以下、耐圧)及び優れた磁気特性を示し、加えて高い量産性を有する小型低背のパワー用のコイル及びトランスのコアに最適なMn−Zn系フェライト部材に関するものである。
従来、小型低背パワーデバイス用のコアにはNi−Zn系フェライトを用いて直接巻き線及び端子電極を形成するか、もしくは絶縁性のボビンとMn−Zn系フェライトを組み合わせたものが使用されていた。前者は小型化が可能であるが、損失が大きくまた磁気特性が劣り、たとえば直流重畳特性が不足する等の問題があった。後者は損失が小さく、磁気特性に優れ、例えば優れた直流重畳特性を有するコイルを構成することが可能であるが、コアの抵抗が小さいために絶縁性のボビンと組み合わせて使用する必要がある。このために小型化は難しい。
上記の事実をふまえて磁気特性に優れ、低損失かつ小型化可能なコアが種々提案されている。
例えば、特公平2−60073号公報(特許文献1)には、特定の組成のMn−Zn系フェライトを高温酸化雰囲気中において酸化することにより、表面に高電気抵抗層を形成する技術が開示されている。ところが、特許文献1のMn−Zn系フェライトの材料組成は、ZnO:14.6〜29.8mol%(10〜20重量%)、MnO:17.1〜33.4mol%(10〜20重量%)となっており、所謂高μ組成であり飽和磁束密度(Bs)及び直流重畳特性が劣る。
特開平6−295812号公報(特許文献2)にも、Mn−Zn系フェライト(Fe23:50〜56mol%、ZnO:5〜25mol%、残部MnO(19〜45mol%))の表面を酸化して高抵抗層を形成する技術が開示されている。しかし、特許文献2により得られるMn−Zn系フェライト部材は、表面層の抵抗が1×10 3 Ωm未満と小さく十分な耐圧がとれない。特許文献2は、焼成後の冷却過程における700〜400℃の温度範囲で空気を導入して酸化処理している。この酸化処理中に空気を導入しているために酸化処理中に雰囲気の温度が低下し、酸化が十分に進行しないことが表面の抵抗が十分に向上しない原因と解される。
特開平5−275225号公報(特許文献3)にも、同じくMn−Zn系フェライトの表面を酸化して高抵抗層を形成する技術が開示されている。特許文献3は、Mn−Zn系フェライト粉末からなるプレス成形体を焼成した後、空気雰囲気中で、600〜800℃にて表面酸化処理を行っている。
特許文献3で得られたMn−Zn系フェライトコアは、表面から50μmの深さの抵抗値が表面から200μmの深さの抵抗値の10倍以上の値を示すように、酸化が焼成体内部まで進行している。そのため、耐圧は大きいが損失が大幅に増加する。
特許第3108803号公報(特許文献4)には、Mn−Zn系フェライトの組成を鉄プア(poor)側に振って、添加剤を調整することによりコア全体の体積抵抗率を増大する方法が開示されている。しかし、この方法では、耐圧は十分大きいものの鉄がプアな組成のため、損失が大幅に増加し、さらに磁気特性がNi−Zn系フェライトと同等まで劣化する。
特開平6−283357号公報(特許文献5)にはコア表面に無機高抵抗被膜を形成する技術が、また、特開平5−335156号公報(特許文献6)にはコア表面に有機高抵抗被膜を形成する技術が開示されている。これらの技術によれば、コアの損失を下げ、かつ高耐圧及び高磁気特性を実現できるものの、被膜形成工程が煩雑で量産性に劣る。
特公平2−60073号公報 特開平6−295812号公報 特開平5−275225号公報 特許第3108803号公報 特開平6−283357号公報 特開平5−335156号公報
本発明は、以上のような技術的課題に基づいてなされたもので、量産性に優れ、高耐圧、低損失、かつ優れた直流重畳特性を有するMn−Zn系フェライト部材及びそれを用いたコアを提供することを目的とする。
量産性に優れる酸化処理を用いて種々の抵抗挙動を示す表層部を有するMn−Zn系フェライト部材を製造して検討したところ、Mn−Zn系フェライト部材の表面から50μm程度の深さまでの抵抗が高ければ十分な耐圧がとれるとともに、それよりも内部の抵抗を低くすればコア損失の上昇を回避できることが判明した。すなわち本発明は、Mn−Zn系フェライト焼成体から構成される磁性体本体と、磁性体本体の表層に形成され、以下に定義するρ5がρ5≧2×10Ωm、以下に定義するρ50がρ50≦0.5×10Ωmの特性を有する表層部と、を備えることを特徴とするMn−Zn系フェライト部材により前記課題を解決した。
ρ5:(R0−R1)S/10(Ωm)
ρ50:(R2−R3)S/20(Ωm)
R0(Ω):測定試料A(ただし、測定試料Aは、当該Mn−Zn系フェライト部材から採取された試料であって、平行に対向する第1の面及び第2の面を有しかつ第1の面及び第2の面の間が等断面積S(mm)の柱状体であり、第1の面は当該Mn−Zn系フェライト部材において外部に露出した面、第2の面は当該Mn−Zn系フェライト部材において外部に露出した面から100μm以上離れた面とする)の第1の面の全面及び第2の面の全面に形成した電極間の抵抗値
R1(Ω):測定試料Aの第1の面を10μm研磨した後に当該研磨面の全面及び第2の面の全面に各々形成した電極間の抵抗値
R2(Ω):測定試料Aの第1の面を40μm研磨した後に当該研磨面の全面及び第2の面の全面に各々形成した電極間の抵抗値
R3(Ω):測定試料Aの第1の面を60μm研磨した後に当該研磨面の全面及び第2の面の全面に各々形成した電極間の抵抗値
本発明のMn−Zn系フェライト部材において、表層部はρ5≧×10Ωm、ρ50≦10Ωm、ρ5≧700×ρ50であることがより好ましい。このような抵抗特性を備えた本発明のMn−Zn系フェライト部材は、高耐圧、低損失、かつ優れた直流重畳特性を有する。
本発明のMn−Zn系フェライト部材において、以下で定義されるR50、R200が、R50≦15kΩ、かつR50<10×R200を満足することが好ましい。
測定試料B:10mm×10mm×10mm(ただし、当該Mn−Zn系フェライト部材から採取された立方体試料)
R50:測定試料Bの第1の面を50μm研磨しかつ第1の面に対向する第2の面の全面に電極を形成し、第1の面の中央及び電極の中央に接触面積が1mmの端子を接触して測定した抵抗値(ここで、測定試料Bにおける第1の面は当該Mn−Zn系フェライト部材において外部に露出した面である)
R200:測定試料Bの第1の面を200μm研磨しかつ第1の面に対向する第2の面の全面に電極を形成し、第1の面の中央及び電極の中央に接触面積が1mmの端子を接触して測定した抵抗値
本発明のMn−Zn系フェライト部材において、Mn−Zn系フェライト焼成体は、ZnO組成が14mol%以下であることが好ましい。ZnOが14mol%を超えると、飽和磁束密度(Bs)及び直流重畳特性(Idc)の低下が見逃せなくなるからである。
また、本発明のMn−Zn系フェライト部材において、Mn−Zn系フェライト焼成体の相対密度は96%以上とすることが好ましい。相対密度が96%未満の場合には、酸化が50μmあるいは100μmを超える深さの範囲にまで及んでしまいその領域の抵抗が高くなり、低損失を実現することが困難になるためである。
以上説明したように、本発明によれば、量産性に優れ、高耐圧、低損失、かつ優れた直流重畳特性を有するMn−Zn系フェライト部材を提供することができる。
以下、本発明を詳述する。
本発明のMn−Zn系フェライト部材1は、図1に示すように、Mn−Zn系フェライト焼成体から構成される磁性体本体2と、磁性体の表層に形成される表層部3とを備えている。この表層部3は、磁性体本体2に後述するアニール処理を施すことにより生成されるものであって、表層部3以外の磁性体本体2とは酸化状態が異なる。
本発明における表層部3は、ρ5≧2×10Ωm、ρ50≦0.5×10Ωmの特性を有している。図2は、この表層部3の一例について、表面からの深さと比抵抗の関係を模式的に示す図である。本発明の表層部3は、図2示すように、表面部の抵抗が高く、表面から深さ50μmの範囲における抵抗の低下が急峻である。50μmよりも深い位置では抵抗の変化は穏やかである。図2には、通常のMn−Zn系フェライトの比抵抗の挙動も合わせて示しているが、表面の比抵抗は10Ωm近傍と低い。このような表層部3を有する本発明によるMn−Zn系フェライト部材1は、表面近傍の抵抗が極めて高いことによって高い耐圧を実現できるとともに、深さ方向における抵抗の低下が急峻であることによって低いコア損失を実現できる。本発明において、ρ5、ρ50は、好ましくはρ50≦30Ωm、さらに好ましくはρ5≧4×10Ωm、ρ50≦10Ωmの特性の表層部3を構成することができる。
このような特性を有する本発明における表層部3は、ρ5及びρ50がρ5/ρ50≧500、さらに好ましくはρ5/ρ50≧700で表されるように、抵抗の低下が急峻である。
以上の本発明による好ましい表層部3は、R50、R200について、R50<10×R200の特性を有することができる。これは、R50≧10×R200と規定する特許文献3と本発明によるMn−Zn系フェライト部材の相違点を顕著に表している。
なお、以上の本発明による表層部3を得る方法は、後述するMn−Zn系フェライト部材1の製造方法の欄において言及する。
本発明のMn−Zn系フェライト部材の組成は特に限定されないが、主成分としてFe:50〜58mol%、ZnO:5〜14mol%、残部実質的にMnOを含むことが好ましい。
Feの量を増加すると高温域における飽和磁束密度が向上する一方、コア損失が劣化する傾向にある。Feが50mol%より少ないと高温域における飽和磁束密度が低下する。一方、Feが58mol%を超えるとコア損失の増大が顕著となる。したがって、本発明ではFeを50〜58mol%とする。好ましいFeの量は51〜57mol%、さらに好ましいFeの量は52〜56mol%である。
ZnOの量も飽和磁束密度およびコア損失に影響を与える。ZnOが5mol%より少ないと飽和磁束密度が低下するとともに、損失が大きくなる。また、ZnOが14mol%を超えても飽和磁束密度が低下するとともに、損失が大きくなる。したがって本発明ではZnOを5〜14mol%とすることが好ましい。より好ましいZnOの量は5〜12mol%、さらに好ましいZnOの量は6〜9mol%である。
本発明のMn−Zn系フェライト部材は、以上の主成分の他に以下説明する副成分を含むことができる。
本発明のMn−Zn系フェライト部材は、第1副成分としてSiをSiO換算で250ppm以下(但し、0を含まず)およびCaをCaCO換算で2500ppm以下(但し、0を含まず)の範囲内で含むことができる。SiおよびCaは、結晶粒界に偏析して高抵抗層を形成して低損失に寄与するとともに焼結助剤として焼結密度を向上する効果を有する。
本発明のMn−Zn系フェライト部材は第2副成分として、Nb:400ppm以下(但し、0を含まず)、ZrO:1000ppm以下(但し、0を含まず)、Ta:1000ppm以下(但し、0を含まず)、In:1000ppm以下(但し、0を含まず)、Ga:1000ppm以下(但し、0を含まず)の1種又は2種以上を含むことができる。これらの第2副成分を含有することによって、飽和磁束密度の向上および/または損失低減という効果を得ることができる。
本発明のMn−Zn系フェライト部材は第3副成分として、SnO:10000ppm以下(但し、0を含まず)およびTiO:10000ppm以下(但し、0を含まず)の1種又は2種を含むことができる。SnOおよびTiOは、結晶粒内、結晶粒界に存在し損失低減の効果がある。
本発明のMn−Zn系フェライト部材は第4副成分として、P換算でのPの化合物:35ppm以下(但し、0を含まず)、MoO:1000ppm以下(但し、0を含まず)、V:1000ppm以下(但し、0を含まず)、GeO:1000ppm以下(但し、0を含まず)、Bi:1000ppm以下(但し、0を含まず)、Sb:3000ppm以下(但し、0を含まず)の1種又は2種以上を含むことができる。第4副成分は、焼結助剤として焼結密度を向上させる効果を有するとともに、低温焼成に寄与する。
次に、本発明におけるMn−Zn系フェライト部材の製造方法について説明する。
主成分の原料としては、酸化物または加熱により酸化物となる化合物の粉末を用いる。具体的には、Fe粉末、Mn粉末、ZnO粉末、必要に応じて副成分粉末を用いることができる。各原料粉末の平均粒径は0.1〜3.0μmの範囲で適宜選択すればよい。
主成分の原料粉末を湿式混合した後、仮焼きを行なう。仮焼きの温度は800〜1000℃の範囲内の所定温度で、また雰囲気はNまたは大気とすればよい。仮焼きの安定時間は0.5〜5.0時間の範囲で適宜選択すればよい。仮焼き後、仮焼き粉を粉砕する。
本発明では、上述の主成分の原料に限らず、2種以上の金属を含む複合酸化物の粉末を主成分の原料としてもよい。例えば、塩化鉄、塩化マンガンを含有する水溶液を酸化培焼することによりFe、Mnを含む複合酸化物の粉末が得られる。この粉末とZnO粉末を混合して主成分原料としてもよい。このような場合には、仮焼きは不要である。
同様に副成分の原料として、酸化物または加熱により酸化物となる化合物の粉末を用いることもできる。具体的には、SiO、CaCO、Nb、ZrO、Ta、In、Ga、SnO、TiO、MoO、V、GeO、Bi、Sb等を用いることができる。また、第4副成分としてP化合物を選択する場合には、加熱によりP化合物が得られる粉末、例えば(Ca(PO)等を用いることができる。これら副成分の原料粉末は、仮焼き後に粉砕された主成分の粉末と混合される。但し、主成分の原料粉末と混合した後に、主成分とともに仮焼きに供することもできる。
主成分および必要に応じた副成分からなる粉末は、後の成形工程を円滑に実行するために顆粒に造粒される。造粒は例えばスプレードライヤを用いて行なうことができる。混合粉末に適当な結合材、例えばポリビニルアルコール(PVA)を少量添加し、これをスプレードライヤで噴霧、乾燥する。得られる顆粒の粒径は80〜200μm程度とすることが好ましい。
得られた顆粒は、例えば所定形状の金型を有するプレスを用いて所望の形状に成形され、この成形体は焼成工程に供される。
焼成は1250〜1450℃の温度範囲で2〜10時間程度保持する。このときの雰囲気(焼成雰囲気)の酸素分圧を8%未満、好ましくは3〜6%、さらに好ましくは5〜6%とする。
なお、1250〜1450℃の温度範囲までの昇温過程及び当該温度範囲からの降温過程の雰囲気は窒素雰囲気とする。
本発明において、焼成体の密度(焼成密度)は、96%以上とすることが重要である。焼成密度が96%未満になると、表面から内部に向かっての急峻な抵抗の低下を実現することができず、コア損失の向上を図ることができない。好ましい焼成密度は96.5%以上、さらに好ましい焼成密度は97%以上である。96%以上の焼成密度を得るためには、通常、成形体の密度(成形密度)、焼成条件を調整すればよい。成形密度が低すぎる場合には焼成温度を高くしても96%以上の焼成密度を得ることができない。後述する実施例5が、96%以上の焼成密度を得るための成形密度、焼成温度の指針となろう。
本発明は、焼成後にアニール処理を行う。このアニール処理は、前述した抵抗特性を有する表層部を得るために必要な要素である。アニール処理は、酸化雰囲気、典型的には所定温度の大気中に焼成体を所定時間保持することにより行うことができる。アニール処理は、650〜850℃の温度とすることが好ましい。650℃未満の温度ではρ5≧10Ωmとすることができず、得られたMn−Zn系フェライト部材の耐圧が不足する。一方、850℃を超えると焼成体の内部、具体的には表面から50μmを超える領域の抵抗が高くなり、コア損失が大きくなる。より好ましいアニール温度は700〜800℃である。また、アニール処理における保持時間は、0.5〜10時間の間で、温度によって適宜設定すればよい。
アニール処理は、焼成体を得た後に、焼成とは異なる工程として行うことができるが、焼成の降温過程で行うこともできる。前者の場合、焼成炉内で所定温度まで冷却された焼成体を、アニール処理用の熱処理炉に投入して所定温度で所定時間加熱保持すればよい。後者の場合、降温過程のアニール処理温度において焼成炉内に必要量の酸素を導入するとともに、当該温度を維持すればよい。
以上説明した本発明によるMn−Zn系フェライト部材を用いたコアは、100kHz、200mTの条件下で、600kW/m以下、好ましくは550kW/m以下、さらに好ましくは500kW/m以下のコア損失(Pcv)、50V以上、好ましくは60V以上、さらに好ましくは70V以上の耐圧、Ni−Zn系フェライト以上の直流重畳特性を得ることができる。本発明によるMn−Zn系フェライト部材を用いたコアの形態が限定されることはなく、公知のいかなる形態のコアに対しても適用することができる。また、このコアは、小型低背のパワー用のコイル及びトランスに用いることが好ましいが、他の用途に用いることができることはいうまでもない。
フェライト原料として、Fe23粉末:54mol%、MnO粉末:39.5mol%、ZnO粉末:6.5mol%を用意し、湿式混合した後、850℃で3時間仮焼きした。次に仮焼物を粉砕して得られた粉末にバインダを加え、顆粒化した後、成形して成形体を得た。
得られた成形体を焼成した。焼成は、窒素雰囲気中で1300℃まで昇温し、その後酸素分圧を3%に制御して5時間保持した後に、窒素雰囲気中で降温するという条件で行った。得られた焼成体について、密度、飽和磁束密度Bs、透磁率μを測定したところ、密度:4.93g/cm(相対密度97.3%)、Bs:540mT、μ:2400であった。
次に、φ15mm×10mmの円柱状焼成体を種々の温度、時間保持するアニール処理を施した。アニール後の焼成体について、抵抗を以下のようにして測定した。なお、抵抗の測定方法は以下の通りである。酸化処理がなされた円柱状焼成体の平行に対向する2面のいずれか一方の面側を100μmだけ研磨した。100μm研磨後の円柱状焼成体を測定試料Aということにする。また、研磨を行わなかった面を第1の面、研磨によって形成された面を第2の面ということにする。第1の面は外部に露出していた面であり、第2の面は外部に露出していた面から100μm以上離れた面である。
次に、第1の面の全面及び第2の面の全面にインジウム−ガリウム合金で電極を形成する。
抵抗測定器の一対の端子を表裏両面の電極に当てて測定した抵抗値をR0(Ω)とする。
この測定試料Aの第1の面側を10μm研磨した後に、上記と同様(表裏両面に電極を形成して)にして測定した抵抗値をRa(Ω)とする。
次いで、さらに測定試料Aの第1の面側を30μm研磨(第1の面からの研磨合計は40μm)した後に、上記と同様(表裏両面に電極を形成して)にして測定した抵抗値をRb(Ω)とする。
さらに測定試料Aの第1の面側を20μm研磨(第1の面からの研磨合計は60μm)した後に、上記と同様(表裏両面に電極を形成して)にして測定した抵抗値をRc(Ω)とする。
さらに測定試料Aの第1の面側を20μm研磨(第1の面からの研磨合計は80μm)した後に、上記と同様(表裏両面に電極を形成して)にして測定した抵抗値をRd(Ω)とする。
さらに測定試料Aの第1の面側を30μm研磨(第1の面からの研磨合計は110μm)した後に、上記と同様(表裏両面に電極を形成して)にして測定した抵抗値をRe(Ω)とする。
さらに測定試料Aの第1の面側を20μm研磨(第1の面からの研磨合計は130μm)した後に、上記と同様(表裏両面に電極を形成して)にして測定した抵抗値をRf(Ω)とする。
さらに測定試料Aの第1の面側を40μm研磨(第1の面からの研磨合計は170μm)した後に、上記と同様(表裏両面に電極を形成して)にして測定した抵抗値をRg(Ω)とする。
以上のRa〜Rgを用いて、焼成体の深さ方向の所定の位置における比抵抗を以下の通り求めた。
ρ5=(R0−Ra)×7.5×π/10(Ωm)
ρ25=(Ra−Rb)×7.5×π/20(Ωm)
ρ50=(Rb−Rc)×7.5×π/20(Ωm)
ρ70=(Rc−Rd)×7.5×π/20(Ωm)
ρ95=(Rd−Re)×7.5×π/30(Ωm)
ρ120=(Re−Rf)×7.5×π/20(Ωm)
ρ150=(Rf−Rg)×7.5×π/40(Ωm)
また、上記と同様の10mm×10mm×10mm(立方体)の焼成体からなる測定試料Bの第1の面を50(μm)研磨した後に、第1の面に対向する対向する第2の面の全面に電極を形成し、第1の面の中央及び電極の中央に接触面積が1mmである抵抗測定器の端子を接触させて測定した抵抗値をR50(Ω)とする。さらに、第1の面側を150μm(当初からの研磨合計は200μm)研磨した後に、研磨面に接触面積が1mmである抵抗測定器の端子を直接当て、他方の面に前述と同様にして形成された電極に端子を当てて測定した抵抗値をR200(Ω)とする。
以上の測定結果を表1及び図3に示す。なお、図3において、例えばρ5の「5」が深さを意味している。
表1及び図3に示すように、アニール処理を施すと表面近傍の抵抗が高くなることがわかる。ただし、抵抗が高くなる度合いは、アニール処理条件によって相違する。700℃×1時間という酸化の程度が弱い条件では、ρ5が300Ωm程度までしか増加しないのに対して、700℃×8時間の条件では5800Ωm程度までρ5が増加する。アニール処理の温度を850℃、あるいは900℃まで上げてもρ5はそれ以上高くならないが、ρ50が高くなる。特に、900℃のアニール処理では、その傾向が顕著となる。
ρ5/ρ50については、700℃×8時間の条件のときに最も大きな値を示し、抵抗の低下が急峻であることがわかる。これに対して、ρ5の低い700℃×1時間の条件、あるいはρ5の高い850℃×8時間、900℃×8時間の条件では、ρ5/ρ50が小さく、抵抗の低下が急峻とは言いがたい。また、700℃×8時間の条件のときには、R50/R200が10以下、さらには5以下の値にとどまっており、このことも急峻な抵抗の低下を示唆している。
Figure 0004293936
また、各条件のアニール処理が施された状態の試料を用いてコア損失(Pcv)の温度特性、耐圧、直流重畳特性(Idc)、飽和磁束密度(Bs)、初透磁率(μi)を測定した。その結果を表2、図4〜図6に示している。
なお、耐圧は、図13に示すように、φ10mm、1.6t(mm)の試料4の片側表面にインジウムガリウム合金からなる半月形の電極5を一対形成した。なお、一対の電極は1mmの間隔が設けられている。20℃にて電極5間に端子6一定の電圧を1分間印加して、電流の暴走の起こらない最大の電圧を耐圧とした。
また、直流重畳特性(Idc)は、3.3mm×3.3mm×13mmのIコアにインダクタンス値が20μHになるまで巻き線を施し、室温(20℃)及び100℃にて電流を印加してインダクタンス値が10%低下する電流値を直流重畳特性(Idc)とした。なお、100kHzの周波数でインダクタンス値を測定している。
Figure 0004293936
表2及び図4に示すように、ρ5が高くかつ抵抗の低下が急峻な700℃×8時間のアニール処理を施した場合には、コア損失(Pcv)の大幅な増加は見られない。しかし、ρ5が高くかつρ5/ρ50の小さい850℃×8時間、900℃×8時間のアニール処理を施した場合には、コア損失(Pcv)は増大し、アニール処理を施していない試料の10倍程度の値まで跳ね上がる。なお、コア損失(Pcv)は外径20mm、内径10mm、厚さ5mmのトロイダルコアについて100kHz、200mTの条件で測定している。
表2に示すように、ρ5の高い700×8時間、850℃×8時間、900℃×8時間のアニール処理を施した場合に耐圧は高くなるが、この中ではρ50が高いほど耐圧は低くなる。
また、直流重畳特性(Idc)は、表面の抵抗のみが増大している条件では不変又は変動が少ないが、内部の抵抗が増加すると減少する。初透磁率にも同様の傾向が見られる。700℃×8時間の条件でアニール処理した試料の20℃及び100℃での直流重畳特性を図5及び図6に示す。なお、図5及び図6にはNi−Znフェライトで構成されたコアの直流重畳特性も記載している。図5及び図6に示すように、本発明によるコアの方がNi−Znフェライトで構成されたコアに比べて良好な直流重畳特性を示すことが分かる。
アニール処理条件を600℃×1時間、700℃×1時間、700℃×2時間、700℃×8時間とした以外は実施例1と同様にして試料を作製し、耐圧及びρ5を測定した。その結果を表3及び図7に示す。表3及び図7に示すように、アニール処理による酸化の程度が大きくなるとρ5が高くなり、耐圧が向上する。特に、ρ5を1000Ωm以上とすると50V以上の耐圧を得ることができる。
Figure 0004293936
アニール処理条件を700℃×4時間、800℃×4時間、850℃×2時間とした以外は実施例1と同様にして試料を作製し、コア損失(Pcv)と前述のR50及びR200を測定した。その結果を表4及び図8に示す。R50≦10×R200であれば、コア損失(Pcv)を600kw/m以下にすることができる。
Figure 0004293936
Fe量を54mol%に固定する一方ZnO量を変化させて、1300℃で焼成し、700℃×8時間のアニール処理を施した以外は実施例1と同様にして試料を作製し、飽和磁束密度(Bs)及び100℃における直流重畳特性(Idc)を測定した。その結果を表5及び図9に示す。ZnO量が多くなるにつれて飽和磁束密度(Bs)及び直流重畳特性(Idc)が低下する傾向にあるが、ZnO量が14%以下の範囲であれば、500mT以上の飽和磁束密度(Bs)及び5.4A以上の直流重畳特性(Idc)を得ることができる。
Figure 0004293936
成形密度及び焼成温度を表6に示す条件とし、アニール処理を700℃×4時間の条件とした以外は実施例1と同様にして試料を作製し、焼成密度及びコア損失(Pcv)を測定した。その結果を表6及び図10に示す。焼成密度が95.5%以上であればコア損失(Pcv)を600kw/m以下にすることができる。逆に、焼成密度が94.7%と低い場合には、コア損失(Pcv)が大きくなっている。これは、焼成密度が低い場合には、アニール処理により、焼成体の表面からより深い領域まで抵抗が高くなることを意味している。
Figure 0004293936
アニール温度を600、700、800、900℃、アニール時間を1、2、4、8時間とした以外は実施例1と同様にして作製した試料について耐圧、コア損失(Pcv)を測定し、アニール処理条件との関係を調査した。その結果を図11及び図12に示す。図11及び図12に示すように、アニール温度が600℃では耐圧が50V以下になり、またアニール温度が900℃では耐圧は十分大きいがコア損失(Pcv)は600kw/mよりもはるかに大きい値となる。したがって、アニール温度は650〜850℃の範囲とすることが好ましいことがわかる。
本発明のMn−Zn系フェライト部材の部分断面を模式的に示した図である。 本発明のMn−Zn系フェライト部材の表層部の比抵抗と表面からの位置の関係を模式的に示したグラフである。 実施例1における試料表面からの深さと比抵抗の関係を示すグラフである。 実施例1における試料温度とコア損失(Pcv)の関係を示すグラフである。 実施例1における電流値とインダクタンス値の関係(直流重畳特性、25℃)を示すグラフである。 実施例1における電流値とインダクタンス値の関係(直流重畳特性、100℃)を示すグラフである。 実施例2におけるρ5と耐圧の関係を示すグラフである。 実施例3におけるR50/R200とコア損失(Pcv)の関係を示すグラフである。 実施例4におけるZnO量と飽和磁束密度(Bs)、直流重畳特性(Idc)の関係を示すグラフである。 実施例4における焼成密度とコア損失(Pcv)の関係を示すグラフである。 実施例5におけるアニール時間と耐圧の関係を示すグラフである。 実施例5におけるアニール時間とコア損失(Pcv)の関係を示すグラフである。 耐圧の測定方法を説明する図である。
符号の説明
1…Mn−Zn系フェライト部材、2…磁性体本体、3…表層部、4…試料、5…電極、6…端子

Claims (5)

  1. Mn−Zn系フェライト焼成体から構成される磁性体本体と、
    前記磁性体本体の表層に形成され、
    以下に定義されるρ5がρ5≧2×10Ωm、
    以下に定義されるρ50がρ50≦0.5×10Ωm
    ρ5≧500×ρ50の特性を有する表層部と、
    を備えることを特徴とするMn−Zn系フェライト部材。
    ρ5:(R0−R1)S/10(Ωm)
    ρ50:(R2−R3)S/20(Ωm)
    R0(Ω):測定試料A(ただし、測定試料Aは、当該Mn−Zn系フェライト部材から採取された試料であって、平行に対向する第1の面及び第2の面を有しかつ前記第1の面及び前記第2の面の間が等断面積S(mm)の柱状体であり、前記第1の面は当該Mn−Zn系フェライト部材において外部に露出した面、前記第2の面は当該Mn−Zn系フェライト部材において外部に露出した面から100μm以上離れた面とする)の前記第1の面の全面及び前記第2の面の全面に形成した電極間の抵抗値
    R1(Ω):前記測定試料Aの前記第1の面を10μm研磨した後に当該研磨面の全面及び前記第2の面の全面に各々形成した電極間の抵抗値
    R2(Ω):前記測定試料Aの前記第1の面を40μm研磨した後に当該研磨面の全面及び前記第2の面の全面に各々形成した電極間の抵抗値
    R3(Ω):前記測定試料Aの前記第1の面を60μm研磨した後に当該研磨面の全面及び前記第2の面の全面に各々形成した電極間の抵抗値
  2. ρ5≧4×10 Ωm、
    ρ50≦10Ωm、
    ρ5≧700×ρ50であることを特徴とする請求項1に記載のMn−Zn系フェライト部材。
  3. 以下で定義されるR50、R200が、R50≦15kΩ、かつR50<10×R200を満足することを特徴とする請求項1又は2に記載のMn−Zn系フェライト部材。
    測定試料B:10mm×10mm×10mm(ただし、当該Mn−Zn系フェライト部材から採取された立方体試料)
    R50:前記測定試料Bの第1の面を50μm研磨しかつ前記第1の面に対向する第2の面の全面に電極を形成し、前記第1の面の中央及び前記電極の中央に接触面積が1mmの端子を接触して測定した抵抗値(ここで、前記測定試料Bにおける前記第1の面は当該Mn−Zn系フェライト部材において外部に露出した面である)
    R200:前記測定試料Bの前記第1の面側を200μm研磨しかつ前記第1の面に対向する前記第2の面の全面に電極を形成し、前記第1の面の中央及び前記電極の中央に接触面積が1mmの端子を接触して測定した抵抗値
  4. 前記Mn−Zn系フェライト焼成体は、ZnO組成が14mol%以下の範囲で含むことを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載のMn−Zn系フェライト部材。
  5. 前記Mn−Zn系フェライト焼成体は、相対密度が96%以上であることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載のMn−Zn系フェライト部材。
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