JP5048219B2 - Ferrite sintered body, manufacturing method thereof and coil component - Google Patents
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本発明は、フェライト焼結体、その製造方法及びコイル部品に関する。 The present invention relates to a ferrite sintered body, a manufacturing method thereof, and a coil component.
フェライト焼結体で構成されるフェライトコアは、主としてコイル部品、センサ、アンテナ、偏向ヨーク等の部品に用いられており、これらの部品の組み込まれた電気製品はこれまでは主として屋内で使用されていた。 Ferrite cores composed of sintered ferrite are mainly used for coil parts, sensors, antennas, deflection yokes and other parts, and electrical products incorporating these parts have been mainly used indoors until now. It was.
しかし、近年、携帯電話やノート型パソコン等、移動を前提とした電気製品の急速な普及、及び自動車部品としての用途の拡大により、コイル部品の組み込まれた製品については屋外で使用されるようになってきている。これら屋外で使用される製品に採用されるコイル部品には、当然のことながら、その厳しい使用環境、とりわけ温度変化に耐え得る特性が要求される。このような環境及び用途で使用されるコイル部品に具体的に要求される特性としては、使用温度域でのインダクタンスの変化が小さい、望ましくは全く変化しないことが挙げられる。この要求に応じるためにはフェライトコアの初透磁率μiの相対温度係数αμirを出来る限り小さくする必要がある。 However, due to the rapid spread of electric products such as mobile phones and notebook computers, and the expansion of applications as automotive parts in recent years, products with built-in coil parts will be used outdoors. It has become to. Naturally, the coil components employed in these outdoor products are required to have characteristics that can withstand harsh usage environments, particularly temperature changes. As a characteristic specifically required for the coil component used in such an environment and application, there is a small change in inductance in an operating temperature range, and preferably no change at all. In order to meet this requirement, it is necessary to make the relative temperature coefficient α μ ir of the initial permeability μ i of the ferrite core as small as possible.
このような特性を有するフェライトコアとして、従来、Ni−Cu−Zn系フェライトを主成分とし、これに副成分として0.2〜0.8wt%のNb2O5、0.3〜1.2wt%
のTa2O5、0.15〜1.35wt%のMoO3のいずれか1種類を添加した酸化物磁性材料の焼結体が知られている(例えば下記特許文献1参照)。特許文献1によれば酸化物磁性材料の焼結体における組成を上記のものとすることにより、−25〜85℃の温度範囲における初透磁率の温度係数が0.5〜2.9ppm/℃の値を示すフェライト焼結体が実現されている。
There is known a sintered body of an oxide magnetic material to which any one of Ta 2 O 5 , 0.15 to 1.35 wt% MoO 3 is added (see, for example, Patent Document 1 below). According to Patent Document 1, by setting the composition of the oxide magnetic material in the sintered body as described above, the temperature coefficient of initial permeability in the temperature range of −25 to 85 ° C. is 0.5 to 2.9 ppm / ° C. A ferrite sintered body having a value of is realized.
ところで、近年、特にタイヤ空気圧センサやエンジンルーム内の制御回路等、自動車用電気製品に使用されるコイル部品には、初透磁率の温度特性に関し、他の用途に使用されるコイル部品に比べて一段と厳しい要求がなされている。 By the way, in recent years, coil components used in automobile electrical products such as tire pressure sensors and engine room control circuits have a higher initial permeability temperature characteristic than coil components used in other applications. There are more demanding requirements.
しかし、前述した特許文献1に記載のフェライト焼結体では、−25〜85℃の温度領域においては低いαμirが実現できるものの、特に上記温度範囲を外れる領域において低いαμirを実現することができない傾向にある。その結果、上記温度範囲を外れる領域においてコイル部品が適正に動作しなくなるおそれがある。例えば環境温度変化により使用可能な周波数帯が変化して適正に動作しなくなるおそれがある。従って、コイル部品の用途が限定されてしまい、汎用性に劣るという問題があった。 However, the ferrite sintered body disclosed in Patent Document 1 mentioned above, although low Arufamyu ir can be realized in a temperature range of -25 to 85 ° C., it is possible to achieve a low Arufamyu ir in a region particularly outside the above temperature range It tends to be impossible. As a result, the coil component may not operate properly in a region outside the temperature range. For example, the usable frequency band may change due to a change in environmental temperature, and the device may not operate properly. Therefore, the use of the coil component is limited, and there is a problem that the versatility is inferior.
本発明は、上記事情に鑑みてされたものであり、−40〜120℃の広い温度範囲にわたってコイル部品を適正に動作させることができ、広範な用途に使用できるフェライト焼結体、その製造方法及びコイル部品を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and is capable of properly operating a coil component over a wide temperature range of −40 to 120 ° C. and can be used for a wide range of applications, and a method for manufacturing the same. And it aims at providing a coil component.
上記課題を解決するため、本発明は、Fe2O3を46.0〜50.0mol%、ZnOを20.0〜35.0mol%、CuOを5.9〜9.0mol%含有し、Fe2O3、ZnO及びCuOを除いた残部はNiOであり、それぞれが不可避不純物を含み得るFe 2 O 3 、ZnO、CuO、及びNiOのそれぞれのmol%の和が100であり、ZnO/Fe2O3で表されるFe2O3とZnOとのモル比率が0.54〜0.67であり、100kHzの周波数における初透磁率μiの相対温度係数αμirが−40〜120℃の温度範囲において−2〜2ppm/℃であることを特徴とするフェライト焼結体である。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention contains 46.0 to 50.0 mol% Fe 2 O 3 , 20.0 to 35.0 mol% ZnO, 5.9 to 9.0 mol% CuO, The balance excluding 2 O 3 , ZnO and CuO is NiO , and the sum of mol% of Fe 2 O 3 , ZnO, CuO and NiO, each of which may contain inevitable impurities, is 100, and ZnO / Fe 2 the molar ratio of Fe 2 O 3 and ZnO, represented by O 3 is 0.54 to 0.67, the temperature range of relative temperature coefficient αμ ir of initial permeability μi at a frequency of 100kHz is -40 to 120 ° C. The ferrite sintered body is characterized in that it is -2 to 2 ppm / ° C.
このフェライト焼結体によれば、−40〜120℃の温度範囲において初透磁率μiの相対温度係数αμirが−2〜2ppm/℃であるため、−40〜120℃の広い温度範囲にわたってコイル部品を適正に動作させることができる。このため、本発明のフェライト焼結体は、タイヤ空気圧センサやエンジンルーム内の制御回路等、自動車用コイル部品のコアとしても自動車用以外のコイル部品としても使用することができ、広範な用途に使用できる。 According to this ferrite sintered body, since the relative temperature coefficient αμ ir of the initial magnetic permeability μi is −2 to 2 ppm / ° C. in the temperature range of −40 to 120 ° C., the coil is spread over a wide temperature range of −40 to 120 ° C. Parts can be operated properly. For this reason, the ferrite sintered body of the present invention can be used as a core of a coil component for automobiles, such as a tire air pressure sensor and a control circuit in an engine room, or as a coil component other than those for automobiles. Can be used.
また本発明は、Fe2O3を46.0〜50.0mol%、ZnOを20.0〜35.0mol%、CuOを5.9〜9.0mol%含有し、Fe2O3、ZnO及びCuOを除いた残部はNiOであり、それぞれが不可避不純物を含み得るFe 2 O 3 、ZnO、CuO、及びNiOのそれぞれのmol%の和が100であり、ZnO/Fe2O3で表されるFe2O3とZnOとのモル比率が0.54〜0.67である原料混合物を仮焼成して仮焼成物を得る仮焼工程と、前記仮焼成物を粉砕して粉砕粉を得る粉砕工程と、前記粉砕粉を本焼成してフェライト焼結体を得る本焼成工程とを含み、前記粉砕工程において、前記粉砕粉の一次粒子径についての粒度分布におけるD90が5μm以下となるように前記仮焼成物を粉砕し、前記本焼成工程において、前記フェライト焼結体における平均結晶粒径D50が5〜15μmとなるように前記粉砕粉を焼成するフェライト焼結体の製造方法である。 The present invention, 46.0~50.0mol% of Fe 2 O 3, 20.0~35.0mol% of ZnO, the CuO containing 5.9~9.0mol%, Fe 2 O 3, ZnO and The balance excluding CuO is NiO , and the sum of mol% of Fe 2 O 3 , ZnO, CuO, and NiO, each of which may contain inevitable impurities, is 100, and is represented by ZnO / Fe 2 O 3 A calcining step of calcining a raw material mixture having a molar ratio of Fe 2 O 3 and ZnO of 0.54 to 0.67 to obtain a calcined product, and crushing the calcined product to obtain a pulverized powder And a main firing step of obtaining a ferrite sintered body by subjecting the pulverized powder to main firing, and in the pulverizing step, the D90 in the particle size distribution for the primary particle size of the pulverized powder is 5 μm or less. Crush the pre-baked product , In the main baking step, the average crystal grain size D50 in the ferrite sintered body is a method for producing a ferrite sintered body of firing the pulverized powder such that 5 to 15 [mu] m.
このフェライト焼結体の製造方法によれば、−40〜120℃の温度範囲において初透磁率μiの相対温度係数αμirが−2〜2ppm/℃であるフェライト焼結体を有効に製造することができる。また本製造方法により得られるフェライト焼結体は、−40〜120℃の広い温度範囲にわたってコイル部品を適正に動作させることができる。このため、本発明のフェライト焼結体は、タイヤ空気圧センサやエンジンルーム内の制御回路等、自動車用コイル部品のコアとしても自動車用以外のコイル部品のコアとしても使用することができ、広範な用途に使用できる。 According to this method for producing a ferrite sintered body, it is possible to effectively produce a ferrite sintered body having a relative temperature coefficient αμ ir of initial permeability μi of −2 to 2 ppm / ° C. in a temperature range of −40 to 120 ° C. Can do. Moreover, the ferrite sintered compact obtained by this manufacturing method can operate a coil component appropriately over the wide temperature range of -40-120 degreeC. For this reason, the ferrite sintered body of the present invention can be used as a core of a coil part for automobiles and a coil part other than for automobiles, such as a tire pressure sensor and a control circuit in an engine room, and is widely used. Can be used for applications.
更に本発明は、上述したフェライト焼結体を備えるコイル部品である。 Furthermore, this invention is a coil component provided with the ferrite sintered compact mentioned above.
このコイル部品によれば、フェライト焼結体において−40〜120℃の温度範囲における初透磁率μiの相対温度係数αμirが−2〜2ppm/℃であるため、−40〜120℃の広い温度範囲にわたって適正に動作することが可能となる。このため、本発明のコイル部品は、タイヤ空気圧センサやエンジンルーム内の制御回路等、自動車用コイル部品としても自動車用以外のコイル部品としても使用することができ、広範な用途に使用できる。 According to this coil component, since the relative temperature coefficient αμ ir of the initial permeability μi in the temperature range of −40 to 120 ° C. in the ferrite sintered body is −2 to 2 ppm / ° C., a wide temperature of −40 to 120 ° C. It is possible to operate properly over a range. Therefore, the coil component of the present invention can be used as a coil component for automobiles or a coil component other than for automobiles, such as a tire pressure sensor and a control circuit in an engine room, and can be used for a wide range of applications.
本発明において、「粉砕粉の一次粒子径」とは、粉砕粉1個当たりの粒子径のことを言うものとし、粉砕粉が凝集して得られる凝集粒子の粒子径即ち粉砕粉の二次粒子径を含まない。 In the present invention, the “primary particle diameter of the pulverized powder” refers to the particle diameter per one pulverized powder, and the particle diameter of the aggregated particles obtained by agglomerating the pulverized powder, that is, secondary particles of the pulverized powder Does not include diameter.
また本発明において、「粉砕粉の一次粒子径についての粒度分布におけるD90」とは、SEM(Scanning Electron Microscope)を用いて粉砕粉を視野46μm×35μm(倍率:5500倍)で観察し、このとき観察されるSEM画像を旭化成製画像解析装置IP−1000により解析することにより算出される値を言うものとする。 In the present invention, “D90 in the particle size distribution of the primary particle size of the pulverized powder” means that the pulverized powder is observed with a visual field of 46 μm × 35 μm (magnification: 5500 times) using a scanning electron microscope (SEM). The value calculated by analyzing the observed SEM image by Asahi Kasei image analysis apparatus IP-1000 shall be said.
更に本発明において、「フェライト焼結体の平均結晶粒径D50」とは、SEMを用いてフェライト焼結体の断面を視野85μm×64μm(倍率:1500倍)で観察し、このとき観察されるSEM画像を旭化成製画像解析装置IP−1000により解析することにより算出される値を言うものとする。 Furthermore, in the present invention, the “average grain size D50 of the sintered ferrite body” means that the cross section of the sintered ferrite body is observed with a visual field of 85 μm × 64 μm (magnification: 1500 times) using SEM. The value calculated by analyzing the SEM image with the image analysis apparatus IP-1000 manufactured by Asahi Kasei shall be said.
本発明のフェライト焼結体、その製造方法及びコイル部品によれば、−40〜120℃の広い温度範囲にわたってコイル部品を適正に動作させることができ、広範な用途に使用できる。 According to the ferrite sintered body, the manufacturing method thereof, and the coil component of the present invention, the coil component can be properly operated over a wide temperature range of −40 to 120 ° C. and can be used for a wide range of applications.
以下、本発明の実施形態について図1を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
図1は、本発明のコイル部品の一実施形態を示す斜視図である。図1に示すように、コイル部品10は、ドラム型のフェライトコア(焼結体コア)12と、このフェライトコア12に巻回された絶縁被覆付き銅線(巻線)14とを備えている。
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a coil component of the present invention. As shown in FIG. 1, the
フェライトコア12はフェライト焼結体で構成され、フェライト焼結体は、Fe2O3を46.0〜50.0mol%、ZnOを20.0〜35.0mol%、CuOを5.9〜9.0mol%を含有しており、Fe2O3、ZnO、CuOを除いた残部はNiOである。そして、ZnO/Fe2O3で表されるFe2O3とZnOとのモル比率は0.54〜0.67となっており、100kHzの周波数における初透磁率μiの相対温度係数αμirは−40〜120℃の温度範囲において−2〜2ppm/℃となっている。
このコイル部品10によれば、フェライトコア12において−40〜120℃の温度範囲における初透磁率μiの相対温度係数αμirが−2〜2ppm/℃であるため、−40〜120℃の広い温度範囲にわたって適正に動作することが可能となる。このため、コイル部品10は、タイヤ空気圧センサやエンジンルーム内の制御回路等、自動車用コイル部品としても自動車用以外のコイル部品としても使用することができ、広範な用途に使用できる。
According to this
上記フェライト焼結体を上記のような組成とした理由は以下の通りである。 The reason why the ferrite sintered body has the above composition is as follows.
即ち、フェライト焼結体中のFe2O3の含有率が46.0mol%未満であると、焼結体密度が低下し、結果として、機械的強度と磁気特性が劣化するため、−40〜120℃の広い温度範囲にわたってコイル部品10を適正に動作させることができなくなる。このため、コイル部品10の用途が限定され、コイル部品が汎用性に劣るものとなる。一方、フェライト焼結体中のFe2O3の含有率が50.0mol%を超えると、Fe3O4が顕著に析出し、焼結体密度が低下するためフェライトコア12の機械的強度が低下する。またフェライト焼結体中のFe2O3の含有率が50.0mol%を超えると、コアとしての比抵抗の低下が顕著に起こり、渦電流の発生により高周波数領域で適正に動作しなくなる。
That is, if the content of Fe 2 O 3 in the ferrite sintered body is less than 46.0 mol%, the sintered body density is lowered, and as a result, the mechanical strength and the magnetic properties are deteriorated. The
またフェライト焼結体中のCuOの含有率が1.0mol%未満では、焼結体密度が低下するためフェライトコア12の機械的強度が低下する。一方、9.0mol%を超えるとコアの比抵抗が低下し、渦電流の発生により高周波数領域で適正に動作しなくなる。
Further, when the content of CuO in the ferrite sintered body is less than 1.0 mol%, the sintered body density is lowered, so that the mechanical strength of the
またZnOの含有率が20.0mol%未満では初透磁率が低下する。一方、ZnOの含有率が35.0mol%を超えるとキュリー温度が低くなり、温度の影響を受けて減磁が起こる。 On the other hand, if the ZnO content is less than 20.0 mol%, the initial permeability decreases. On the other hand, when the ZnO content exceeds 35.0 mol%, the Curie temperature is lowered, and demagnetization occurs due to the influence of the temperature.
またフェライト焼結体においては、Fe2O3、ZnO、CuOを除いた残部はNiOを含有している。これは、フェライト焼結体がNiOを含有していないとコアの比抵抗が低下し、渦電流の発生により高周波数領域で適正に動作しなくなるためである。 In the ferrite sintered body, the balance excluding Fe 2 O 3 , ZnO, and CuO contains NiO. This is because if the ferrite sintered body does not contain NiO, the specific resistance of the core is lowered, and the generation of eddy currents prevents proper operation in the high frequency region.
更にZnO/Fe2O3で表されるFe2O3とZnOとのモル比率が0.54未満では、αμirが正の方向に大きくなり、上記モル比率が0.67を超えると、20〜120℃のαμirが負の方向に大きくなる。 Furthermore, when the molar ratio of Fe 2 O 3 represented by ZnO / Fe 2 O 3 and ZnO is less than 0.54, αμir increases in the positive direction, and when the molar ratio exceeds 0.67, 20 to 20 Αμir at 120 ° C. increases in the negative direction.
更にまた、フェライト焼結体において初透磁率μiの相対温度係数αμirが−40〜120℃の温度範囲において−2〜2ppm/℃の範囲を外れると、−40〜120℃の温度範囲にわたってコイル部品10が適正に動作しなくなる場合があり、汎用性に劣るものとなる。
Furthermore, when the relative temperature coefficient αμ ir of the initial permeability μi is out of the range of −2 to 2 ppm / ° C. in the temperature range of −40 to 120 ° C. in the ferrite sintered body, the coil is spread over the temperature range of −40 to 120 ° C. The
なお、フェライト焼結体において、Fe2O3の含有率は好ましくは46.5〜49.5mol%であり、ZnOの含有率は好ましくは24.0〜33.0mol%である。 In the ferrite sintered body, the content of Fe 2 O 3 is preferably 46.5 to 49.5 mol%, and the content of ZnO is preferably 24.0 to 33.0 mol%.
上記フェライト焼結体においては、平均結晶粒径D50が5〜15μmであることが好ましい。平均結晶粒径D50が5μm未満では、平均結晶粒径D50が5μm以上である場合に比べて、αμirが負の方向に大きくなる傾向がある。一方、平均結晶粒径D50が15μmを超えると、15μm以下である場合に比べてαμirが正の方向に大きくなる傾向がある。 In the ferrite sintered body, the average crystal grain size D50 is preferably 5 to 15 μm. When the average crystal grain size D50 is less than 5 μm, αμir tends to increase in the negative direction as compared with the case where the average crystal grain size D50 is 5 μm or more. On the other hand, when the average crystal grain size D50 exceeds 15 μm, αμir tends to increase in the positive direction as compared with the case where it is 15 μm or less.
更にFe2O3、ZnO、CuOを除いた残部にはNiO以外に、不可避不純物等が含有されていてもよい。 Further, the remainder excluding Fe 2 O 3 , ZnO, and CuO may contain inevitable impurities in addition to NiO.
次に、前述したコイル部品10の製造方法について説明する。
Next, the manufacturing method of the
まずコイル部品10を構成するフェライトコア12の製造方法について説明する。
First, a method for manufacturing the
はじめに、酸化鉄α−Fe2O3、酸化銅CuO、酸化亜鉛ZnO、酸化ニッケルNiOを用意し、これら酸化物を混合して原料混合物を得る。このとき、Fe2O3、ZnO、CuOの含有率がそれぞれ46.0〜50.0mol%、20.0〜35.0mol%、5.9〜9.0mol%となり、ZnO/Fe2O3で表されるFe2O3とZnOとのモル比率が0.54〜0.67となるように原料を混合し、残部をNiOで構成する。それぞれが不可避不純物を含み得るFe 2 O 3 、ZnO、CuO、及びNiOのそれぞれのmol%の和が100である。各原料は、最終組成として上記組成比となるように混合される。なお、Moは不可避不純物である。
First, iron oxide α-Fe 2 O 3 , copper oxide CuO, zinc oxide ZnO, and nickel oxide NiO are prepared, and these oxides are mixed to obtain a raw material mixture. At this time, the contents of Fe 2 O 3 , ZnO, and CuO were 46.0 to 50.0 mol%, 20.0 to 35.0 mol%, and 5.9 to 9.0 mol%, respectively, and ZnO / Fe 2 O 3 molar ratio of in Fe 2 O 3 and ZnO represented raw material were mixed so as to have a 0.54 to 0.67, to form the balance in N iO. The sum of mol% of Fe 2 O 3 , ZnO, CuO, and NiO, each of which may contain inevitable impurities, is 100. Each raw material is mixed so that it may become the said composition ratio as a final composition. Mo is an inevitable impurity.
次いで上記原料混合物を仮焼成して仮焼成物を得る(仮焼工程)。仮焼は通常は空気中で行えばよい。仮焼温度は原料混合物を構成する成分に依存するが、800〜1100℃とすることが好ましい。また、仮焼時間は、原料混合物を構成する成分に依存するが、1〜3時間とすることが好ましい。 Next, the raw material mixture is calcined to obtain a calcined product (calcining step). The calcination is usually performed in the air. The calcining temperature depends on the components constituting the raw material mixture, but is preferably 800 to 1100 ° C. Moreover, although calcining time is dependent on the component which comprises a raw material mixture, it is preferable to set it as 1-3 hours.
次に、得られた仮焼成物をボールミル等により粉砕して粉砕粉を得る(粉砕工程)。このとき、粉砕粉の一次粒子径についての粒度分布におけるD90が5μm以下となるように仮焼成物を粉砕する。このようにするためには、具体的には、ボールミル等の粉砕装置を用いて原料混合物を10〜40時間混合し粉砕すればよい。 Next, the obtained calcined product is pulverized by a ball mill or the like to obtain a pulverized powder (pulverization step). At this time, the calcined product is pulverized so that D90 in the particle size distribution with respect to the primary particle size of the pulverized powder is 5 μm or less. In order to do so, specifically, the raw material mixture may be mixed and pulverized for 10 to 40 hours using a pulverizer such as a ball mill.
続いて、上記のようにして得られる粉砕粉と、ポリビニルアルコール等の適当なバインダとを混合し、フェライトコア12と同形状、即ちドラム型に成型して成型体を得る。
Subsequently, the pulverized powder obtained as described above and a suitable binder such as polyvinyl alcohol are mixed and molded into the same shape as the
次に、成型体を焼成する(本焼成工程)。こうしてフェライト焼結体からなるフェライトコア12が得られる。このとき、フェライトコア12における平均結晶粒径D50が5〜15μmとなるように粉砕粉を焼結する。D50が5μm未満では、αμirが負の方向に大きくなる。一方、平均結晶粒径D50が15μmを超えると、αμirが正の方向に大きくなる。
Next, the molded body is fired (main firing step). Thus, a
上記成型体の焼成は通常空気中で行えばよい。焼成温度は、粉砕粉を構成する原料に依存するが、900〜1300℃であることが好ましい。また焼成時間は粉砕粉を構成する原料に依存するが、2〜5時間とすることが好ましい。 The molded body may be fired in the air. The firing temperature depends on the raw materials constituting the pulverized powder, but is preferably 900 to 1300 ° C. Moreover, although baking time is dependent on the raw material which comprises pulverized powder, it is preferable to set it as 2 to 5 hours.
最後に、上記のようにして得られたフェライトコア12に対し、絶縁被覆付き銅線(巻線)14を巻回する。こうしてコイル部品10の製造が完了する。
Finally, a copper wire (winding) 14 with an insulation coating is wound around the
上記のようにしてコイル部品10を製造すると、上記フェライトコア12の製造方法により、初透磁率μiの相対温度係数αμirが−40〜120℃の温度範囲において−2〜2ppm/℃であるフェライト焼結体を有効に製造することができる。また上記製造方法により得られるフェライト焼結体は、−40〜120℃の広い温度範囲にわたってコイル部品10を適正に動作させることができる。このため、得られるコイル部品10は、タイヤ空気圧センサやエンジンルーム内の制御回路等、自動車用コイル部品としても自動車用以外のコイル部品としても使用することができ、広範な用途に使用できる。
When the
なお、上記フェライト焼結体の製造方法において、Fe2O3とZnOのモル比率、粉砕粉の一次粒子径についての粒度分布におけるD90及びフェライト焼結体の平均結晶粒子径のD50を規定した理由を述べる。 Why should be noted that for defining the method for producing the ferrite sintered body, Fe 2 O 3 molar ratio of ZnO, the D50 average crystal grain size of D90 and a ferrite sintered body in the particle size distribution for the primary particle diameter of the pulverized powder To state.
初透磁率μiの温度特性は、組成、組成によって決定されるキュリー温度、結晶粒子及び粒界の間の応力バランス、並びに磁気異方性に影響される。そこで、まずZnO/Fe2O3で表されるFe2O3とZnOのモル比率を規定することにより、組成及びキュリー温度による影響の制御が行われる。 The temperature characteristics of the initial permeability μ i are affected by the composition, the Curie temperature determined by the composition, the stress balance between the crystal grains and the grain boundaries, and the magnetic anisotropy. Therefore, first, by defining the molar ratio of Fe 2 O 3 and ZnO represented by ZnO / Fe 2 O 3 , the influence of the composition and the Curie temperature is controlled.
そして、D90を規定した粗大粒子を含まない粉砕粉からなる成型体を適正な焼成条件で焼成することにより所望の平均結晶粒径D50を持つ焼結体が得られる。このようにして得られた焼結体の微細構造には粗大な結晶粒がなく、焼結体は結晶粒子径の揃った均一な多結晶体となり、結果として、焼結体において結晶粒の大きさ(粒子径)と形状が不揃いであることから生じる形状磁気異方性のバラつきが小さくなり、また、結晶粒子と粒界との間の応力バランスのバラつきも小さくなる。このとき、焼成条件により平均結晶粒径D50を任意の大きさに制御することで、焼結体全体として見た場合の結晶粒子と粒界との間の応力バランスを制御できる。これは、平均結晶粒径D50が小さければ単位体積当りに占める粒界の割合が多くなり、逆にD50が大きければ粒界の割合が少なくなるということによる。こうして初透磁率μiの温度特性が良好なものとなる。以上の理由により、フェライト焼結体の製造方法において、Fe2O3とZnOのモル比率、粉砕粉の一次粒子径についての粒度分布におけるD90及びフェライト焼結体の平均結晶粒子径のD50が規定されている。 And the sintered compact with the desired average crystal grain diameter D50 is obtained by baking the molded object which consists of the pulverized powder which does not contain the coarse particle which prescribed | regulated D90 on suitable baking conditions. The microstructure of the sintered body thus obtained has no coarse crystal grains, and the sintered body becomes a uniform polycrystalline body having a uniform crystal grain diameter. As a result, the size of the crystal grains in the sintered body is increased. The variation in shape magnetic anisotropy resulting from the unevenness of the shape (particle diameter) and the shape is reduced, and the variation in the stress balance between the crystal grains and the grain boundaries is also reduced. At this time, by controlling the average crystal grain size D50 to an arbitrary size according to the firing conditions, the stress balance between the crystal grains and the grain boundaries when viewed as the entire sintered body can be controlled. This is because if the average crystal grain size D50 is small, the ratio of the grain boundary per unit volume increases, and conversely, if D50 is large, the ratio of the grain boundary decreases. Thus, the temperature characteristics of the initial permeability μ i are good. For the above reasons, in the method for producing a ferrite sintered body, the molar ratio of Fe 2 O 3 and ZnO, D90 in the particle size distribution for the primary particle diameter of the pulverized powder, and D50 of the average crystal particle diameter of the ferrite sintered body are defined. Has been.
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記フェライトコア12の製造方法においては、フェライトコア12を所定形状とするために、本焼成の前に粉砕粉とバインダとの混合物をドラム型に成型しているが、フェライトコア12を所定形状とするには、粉砕粉を本焼成した後、加工することによってドラム型に成型するようにしてもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the manufacturing method of the
また上記実施形態では、コイル部品10がフェライトコア12と絶縁被覆付き銅線14とで構成されているが、更にフェライトコア12と絶縁被覆付き銅線14とを包囲する樹脂モールドを備えてもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the
(実施例1〜7、参考例8及び比較例1〜8)
各成分原料を表1に示した組成になるように秤量し、ボールミルにて5時間混合した。こうして得られた原料混合物を空気中において、表2に示す仮焼温度で2時間仮焼した後、ボールミルにて所定時間混合及び粉砕を行った。
Each component raw material was weighed so as to have the composition shown in Table 1, and mixed for 5 hours by a ball mill. The raw material mixture thus obtained was calcined in air at the calcining temperature shown in Table 2 for 2 hours, and then mixed and pulverized for a predetermined time in a ball mill.
こうして得られた粉砕粉を乾燥し、粉砕粉100質量部に対してポリビニルアルコールを1.0質量部加えた後、得られた混合物を100kPaの圧力で加圧成型し、寸法が外径20mm、内径10mm、高さ5mmのトロイダル状成型体を得た。これらの成型体を空気中において、表2に示す焼成温度で2時間焼成して、実施例1〜7、参考例8及び比較例1〜8のトロイダルコアサンプル(フェライトコア)を得た。 After drying the pulverized powder thus obtained and adding 1.0 part by mass of polyvinyl alcohol to 100 parts by mass of the pulverized powder, the resulting mixture was pressure-molded at a pressure of 100 kPa, and the dimensions were an outer diameter of 20 mm, A toroidal molded body having an inner diameter of 10 mm and a height of 5 mm was obtained. These molded bodies were fired in air at the firing temperature shown in Table 2 for 2 hours to obtain toroidal core samples (ferrite cores) of Examples 1 to 7, Reference Example 8 and Comparative Examples 1 to 8.
実施例1〜7、参考例8及び比較例1〜8のトロイダルコアサンプルのそれぞれにφ0.35mmのワイヤを20回巻回した後、ヒューレットパッカード社製プレシジョンLCRメータ4284Aによりインダクタンス値を測定し、100kHz、0.4A/mにおける初透磁率μiを求めた。結果を表1に示す。 After winding the wire of φ0.35 mm 20 times on each of the toroidal core samples of Examples 1 to 7, Reference Example 8 and Comparative Examples 1 to 8, the inductance value was measured by a Precision LCR meter 4284A manufactured by Hewlett-Packard Company, The initial permeability μi at 100 kHz and 0.4 A / m was determined. The results are shown in Table 1.
また、上記μiの測定に用いたトロイダルコアサンプルについて、さらに−40〜120℃の範囲でインダクタンス値の測定を行い、この温度範囲における初透磁率の相対温度係数αμirを下記式:
により求めた。ただし、上記式中、T1,T2はそれぞれ測定の行われた温度を表し、μi1,μi2はそれぞれ温度T1,T2における初透磁率を表す。結果を表1に示す。また初透磁率の相対温度係数αμirは、−40〜20℃の範囲と、20℃〜120℃の範囲とで符号が逆転し、T1=−40℃、T2=120℃であるとして初透磁率の相対温度係数αμirを算出すると小さい値として算出される場合がある。この場合に算出される相対温度係数αμirは初透磁率の温度特性を的確に表しているとは言い難い。そこで、表1においては、温度範囲を−40〜20℃の範囲と、20℃〜120℃の範囲の2つに分け、各温度範囲において初透磁率の相対温度係数αμirを算出してある。
Further, with respect to the toroidal core sample used for the measurement of μi, the inductance value is further measured in the range of −40 to 120 ° C., and the relative temperature coefficient αμ ir of the initial permeability in this temperature range is expressed by the following formula:
Determined by However, in the above formula, T 1 and T 2 represent the temperatures at which the measurements were made, and μ i 1 and μ i 2 represent the initial magnetic permeability at the temperatures T 1 and T 2 , respectively. The results are shown in Table 1. In addition, the relative temperature coefficient αμ ir of the initial permeability reverses the sign between the range of −40 to 20 ° C. and the range of 20 ° C. to 120 ° C., and T1 = −40 ° C. and T2 = 120 ° C. When the relative temperature coefficient αμ ir of the magnetic susceptibility is calculated, it may be calculated as a small value. It is difficult to say that the relative temperature coefficient αμ ir calculated in this case accurately represents the temperature characteristic of the initial permeability. Therefore, in Table 1, the temperature range is divided into a range of −40 to 20 ° C. and a range of 20 to 120 ° C., and the relative temperature coefficient αμ ir of the initial permeability is calculated in each temperature range. .
更に、実施例1〜7、参考例8及び比較例1〜8のトロイダルコアサンプルを製造する過程で得られた粉砕粉について、SEMを用いて視野46μm×35μm(倍率:5500倍)で観察し、このとき観察されるSEM画像を旭化成製画像解析装置IP−1000により解析することにより粉砕粉の一次粒子径についての粒度分布におけるD90を算出した。結果を表2に示す。 Furthermore, about the pulverized powder obtained in the process of manufacturing the toroidal core samples of Examples 1 to 7, Reference Example 8 and Comparative Examples 1 to 8, the field of view was observed with a visual field of 46 μm × 35 μm (magnification: 5500 times). The SEM image observed at this time was analyzed by Asahi Kasei image analyzer IP-1000 to calculate D90 in the particle size distribution for the primary particle size of the pulverized powder. The results are shown in Table 2.
更に実施例1〜7、参考例8及び比較例1〜8のトロイダルコアサンプルについて、SEMを用いて視野85μm×64μm(倍率:1500倍)で観察し、このとき観察されるSEM画像を旭化成製画像解析装置IP−1000により解析することにより平均結晶粒径D50を算出した。結果を表2に示す。 Further, the toroidal core samples of Examples 1 to 7, Reference Example 8 and Comparative Examples 1 to 8 were observed using a SEM with a visual field of 85 μm × 64 μm (magnification: 1500 times), and SEM images observed at this time were manufactured by Asahi Kasei. The average crystal grain size D50 was calculated by analyzing with an image analyzer IP-1000. The results are shown in Table 2.
更にまた、焼結体の密度を、トロイダルコアアンプルの外径、内径、高さ寸法と重量とから算出した。結果を表2に示す。 Furthermore, the density of the sintered body was calculated from the outer diameter, inner diameter, height dimension and weight of the toroidal core ampoule. The results are shown in Table 2.
更に実施例1,2,4,5及び比較例1,3,4に係るトロコイダルコアサンプルについては、初透磁率μiと温度との関係を調べた。結果を図2に示す。 Further, for the trochoidal core samples according to Examples 1, 2, 4, and 5 and Comparative Examples 1, 3, and 4, the relationship between the initial permeability μi and the temperature was examined. The results are shown in FIG.
表1に示す結果から明らかなように、実施例1〜7に係るトロイダルコアサンプルは、−40〜20℃の温度範囲、20〜120℃の温度範囲のいずれにおいても初透磁率μiの相対温度係数αμirが−2〜2ppm/℃の範囲内にあり、コイル部品であるトロイダルコアサンプルを−40〜120℃という広い温度範囲にわたって適正に動作させることができ、広範な用途に使用できることが分かった。 As is clear from the results shown in Table 1, the toroidal core samples according to Examples 1 to 7 have a relative temperature of initial permeability μi in any of the temperature range of −40 to 20 ° C. and the temperature range of 20 to 120 ° C. The coefficient α μ ir is in the range of −2 to 2 ppm / ° C., and the toroidal core sample that is a coil component can be properly operated over a wide temperature range of −40 to 120 ° C. and can be used for a wide range of applications. It was.
これに対し、比較例1〜8に係るトロイダルコアサンプルは、−40〜20℃の温度範囲において初透磁率μiの相対温度係数αμirが−2〜2ppm/℃の範囲を外れてし
まい、コイル部品であるトロイダルコアサンプルを−40〜120℃という広い温度範囲にわたって適正に動作させることができず、広範な用途には使用できないことが分かった。
On the other hand, in the toroidal core samples according to Comparative Examples 1 to 8, the relative temperature coefficient αμ ir of the initial permeability μi is outside the range of −2 to 2 ppm / ° C. in the temperature range of −40 to 20 ° C. It has been found that the toroidal core sample as a component cannot be properly operated over a wide temperature range of −40 to 120 ° C. and cannot be used for a wide range of applications.
以上より、本発明のフェライト焼結体によれば、−40〜120℃という広い温度範囲にわたってコイル部品を適正に動作させることができ、広範な用途に使用できることが確認された。 From the above, according to the ferrite sintered body of the present invention, it was confirmed that the coil component can be properly operated over a wide temperature range of −40 to 120 ° C. and can be used for a wide range of applications.
10…コイル部品、12…フェライトコア、14…巻線。 10 ... Coil parts, 12 ... Ferrite core, 14 ... Winding.
Claims (3)
前記仮焼成物を粉砕して粉砕粉を得る粉砕工程と、
前記粉砕粉を本焼成してフェライト焼結体を得る本焼成工程とを含み、
前記粉砕工程において、前記粉砕粉の一次粒子径についての粒度分布におけるD90が5μm以下となるように前記仮焼成物を粉砕し、
前記本焼成工程において、前記フェライト焼結体における平均結晶粒径D50が5〜15μmとなるように前記粉砕粉を焼成する、
フェライト焼結体の製造方法。 Fe 2 O 3 46.0 to 50.0 mol%, ZnO 20.0 to 35.0 mol%, CuO 5.9 to 9.0 mol%, and the remainder excluding Fe 2 O 3 , ZnO and CuO is NiO, Fe 2 O 3, ZnO, each may include inevitable impurities, CuO, and the respective mol% of the sum of NiO 100, and Fe 2 O 3 expressed by ZnO / Fe 2 O 3 A calcining step of calcining a raw material mixture having a molar ratio with ZnO of 0.54 to 0.67 to obtain a calcined product;
A pulverizing step of pulverizing the calcined product to obtain a pulverized powder;
A main firing step of obtaining a ferrite sintered body by subjecting the pulverized powder to main firing,
In the pulverization step, the calcined product is pulverized so that D90 in the particle size distribution for the primary particle size of the pulverized powder is 5 μm or less,
In the main firing step, the pulverized powder is fired so that the average crystal grain size D50 in the ferrite sintered body is 5 to 15 μm.
Manufacturing method of ferrite sintered body.
100kHzの周波数における初透磁率μiの相対温度係数αμirが−40〜120℃の温度範囲にわたって−2〜2ppm/℃である、
ことを特徴とするフェライト焼結体。 A ferrite sintered body obtained by the method for producing a ferrite sintered body according to claim 1,
The relative temperature coefficient αμ ir of the initial permeability μi at a frequency of 100 kHz is −2 to 2 ppm / ° C. over a temperature range of −40 to 120 ° C.,
A ferrite sintered body characterized by that.
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