JP5699542B2 - Ferrite composition, ferrite core and electronic component - Google Patents
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Description
本発明は、トランス、チョークコイルおよびインダクタなどのフェライトコアの製造に好適なフェライト組成物と、該組成物から構成されるフェライトコアと、該フェライトコアの周囲に巻き線が巻回してあるコイル部品などの電子部品と、に関する。 The present invention relates to a ferrite composition suitable for manufacturing a ferrite core such as a transformer, choke coil, and inductor, a ferrite core composed of the composition, and a coil component in which a winding is wound around the ferrite core. And so on.
近年、携帯機器等の各種電子機器の小型・軽量化が急速に進み、それに対応すべく、各種電子機器の電気回路に用いられる電子部品の小型化・高効率化・高周波数化への要求が急速に高まっている。 In recent years, various electronic devices such as portable devices have been rapidly reduced in size and weight, and in response to this, there has been a demand for miniaturization, higher efficiency, and higher frequency of electronic components used in electric circuits of various electronic devices. It is growing rapidly.
たとえば液晶バックライト用トランスなどは、ディスプレーの薄型化に伴い、より小さく、より薄い形状で、従来のものと同等以上の特性を持つことが要求されている。このようなトランスに用いられるコアに要求される特性としては、たとえば、使用周波数領域および使用温度領域での電力損失が小さいこと、初期透磁率が高いこと、比抵抗が高いことが挙げられる。従来、このようなトランスに用いられるコアの材料としては、電力損失の小さいMn−Zn系フェライトが多く使用されてきた。 For example, a transformer for a liquid crystal backlight is required to have a smaller and thinner shape and a characteristic equal to or higher than that of a conventional one as the display becomes thinner. The characteristics required for the core used for such a transformer include, for example, low power loss in the operating frequency region and operating temperature region, high initial permeability, and high specific resistance. Conventionally, as a core material used in such a transformer, Mn—Zn-based ferrite with low power loss has been used in many cases.
しかしながら、Mn−Zn系フェライトは、比抵抗が低く、直巻線ができないことから小型化・薄型化には限界があった。また、使用周波数が高周波数になるほど、渦電流損失が増加するため、高周波数領域、たとえば、MHz領域における使用には適していないという問題があった。 However, Mn—Zn ferrite has a low specific resistance and cannot be directly wound. Moreover, since the eddy current loss increases as the operating frequency becomes higher, there is a problem that it is not suitable for use in a high frequency region, for example, the MHz region.
これに対し、Ni−Zn系フェライトは、上記のMn−Zn系フェライトに比べて電力損失が大きいものの、比抵抗が高く、直巻線が可能である。このため、Ni−Zn系フェライトの低損失化を図るための種々の提案がなされている。 On the other hand, Ni—Zn-based ferrite has higher power loss than the above-mentioned Mn—Zn-based ferrite, but has a high specific resistance and can be directly wound. For this reason, various proposals for reducing the loss of Ni—Zn ferrite have been made.
たとえば、特許文献1では、主成分として、酸化鉄をFe2 O3 換算で46.0〜49.95モル%、酸化銅をCuO換算で2.3〜12.0モル%、酸化亜鉛をZnO換算で24.0〜30.0モル%、酸化マンガンをMn2 O3 換算で0.01〜3.5モル%を含み、残部が酸化ニッケルで構成され、副成分として、リンをP換算で2〜63ppm、酸化タングステンをWO3 換算で0.001〜0.5wt%含む酸化物磁性材料が提案されている。 For example, in Patent Document 1, as a main component, iron oxide is 46.0 to 49.95 mol% in terms of Fe 2 O 3 , copper oxide is 2.3 to 12.0 mol% in terms of CuO, and zinc oxide is ZnO. 24.0 to 30.0 mol% in terms of conversion, manganese oxide in an amount of 0.01 to 3.5 mol% in terms of Mn 2 O 3 , the balance being composed of nickel oxide, and phosphorus as a subcomponent in terms of P An oxide magnetic material containing 2 to 63 ppm and 0.001 to 0.5 wt% of tungsten oxide in terms of WO 3 has been proposed.
しかしながら、上記の酸化物磁性材料は50kHzにおける電力損失を改善しているものの、高周波領域、たとえば、MHz領域における電力損失については何ら考慮されておらず、高周波領域における低損失の実現が望まれていた。また、特に携帯用の小型電子機器では、高い初期透磁率と低電力損失(MHz領域)の双方の特性を併せ持つフェライト組成物が求められている。 However, although the above-described oxide magnetic material improves power loss at 50 kHz, no consideration is given to power loss in a high frequency region, for example, the MHz region, and realization of low loss in the high frequency region is desired. It was. In particular, a portable small electronic device is required to have a ferrite composition having both high initial magnetic permeability and low power loss (MHz region).
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、高周波領域(たとえば、1MHz以上)においても電力損失Pcvが小さく、かつ初期透磁率および比抵抗が高いフェライト組成物と、該フェライト組成物で構成してあるフェライトコアと、該フェライトコアを有する電子部品とを、提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a situation, and is composed of a ferrite composition having a small power loss Pcv and high initial permeability and specific resistance even in a high frequency region (for example, 1 MHz or more), and the ferrite composition. An object of the present invention is to provide a certain ferrite core and an electronic component having the ferrite core.
上記目的を達成するために、本発明に係るフェライト組成物は、
主成分が、酸化鉄をFe2 O3 換算で47.1〜49.95モル%、酸化銅をCuO換算で2.3〜10.0モル%、酸化亜鉛をZnO換算で27.6〜32.0モル%、酸化マンガンをMn2 O3 換算で0.01〜2.1モル%を含有し、残部が酸化ニッケルで構成されており、
前記主成分100重量部に対して、副成分として、リンをP換算で2〜63ppm、酸化ジルコニウムをZrO2 換算で43〜4530ppm、酸化モリブデンをMoO3 換算で0.01〜0.15重量部含有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the ferrite composition according to the present invention comprises:
The main components are iron oxide 47.1 to 49.95 mol% in terms of Fe 2 O 3 , copper oxide 2.3 to 10.0 mol% in terms of CuO, and zinc oxide 27.6 to 32 in terms of ZnO. 0.0 mol%, manganese oxide containing 0.01 to 2.1 mol% in terms of Mn 2 O 3 , the balance being composed of nickel oxide,
As subcomponents, phosphorus is 2 to 63 ppm in terms of P, zirconium oxide is 43 to 4530 ppm in terms of ZrO 2 , and molybdenum oxide is 0.01 to 0.15 parts in terms of MoO 3 with respect to 100 parts by weight of the main component. It is characterized by containing.
あるいは、本発明に係るフェライト組成物は、
主成分が、酸化鉄をFe2 O3 換算で47.1〜49.95モル%、酸化銅をCuO換算で2.3〜10.0モル%、酸化亜鉛をZnO換算で27.6〜32.0モル%を含有し、残部が酸化ニッケルで構成されており、
前記主成分100重量部に対して、副成分として、リンをP換算で2〜63ppm、酸化ジルコニウムをZrO2 換算で43〜4530ppm、酸化モリブデンをMoO3 換算で0.01〜0.15重量部含有することを特徴とする。
Alternatively, the ferrite composition according to the present invention is
The main components are iron oxide 47.1 to 49.95 mol% in terms of Fe 2 O 3 , copper oxide 2.3 to 10.0 mol% in terms of CuO, and zinc oxide 27.6 to 32 in terms of ZnO. Containing 0.0 mol%, the balance being composed of nickel oxide,
As subcomponents, phosphorus is 2 to 63 ppm in terms of P, zirconium oxide is 43 to 4530 ppm in terms of ZrO 2 , and molybdenum oxide is 0.01 to 0.15 parts in terms of MoO 3 with respect to 100 parts by weight of the main component. It is characterized by containing.
主成分を構成する酸化物の含有量を上記の範囲とし、さらに副成分としてリンおよび酸化ジルコニウムおよび酸化モリブデンを上記の範囲で含有させることにより、初期透磁率μiおよび比抵抗を高く保ちつつ、高周波領域(たとえば、1MHz以上)においても電力損失(コアロス:Pcv)を低減させることができる。特に、μi/Pcvを、好ましくは0.6以上、さらに好ましくは0.62以上とすることができる。 The content of the oxide constituting the main component is in the above range, and phosphorus, zirconium oxide, and molybdenum oxide are contained in the above range as subcomponents. Even in a region (for example, 1 MHz or more), power loss (core loss: Pcv) can be reduced. In particular, μi / Pcv can be preferably 0.6 or more, more preferably 0.62 or more.
このような効果が得られる理由は必ずしも明らかではないが、リンおよび酸化ジルコニウム及び酸化モリブデンを上記の範囲で共存させることで得られる複合効果が大きく影響していると考えられる。 The reason why such an effect is obtained is not necessarily clear, but it is considered that the combined effect obtained by coexisting phosphorus, zirconium oxide, and molybdenum oxide in the above-mentioned range greatly influences.
主成分中に酸化マンガンが含有される場合には、好ましくは、前記酸化鉄および前記酸化マンガンの合計含有量が、Fe2 O3 換算およびMn2 O3 換算で、50.1モル%以下である。 When manganese oxide is contained in the main component, the total content of the iron oxide and the manganese oxide is preferably 50.1 mol% or less in terms of Fe 2 O 3 and Mn 2 O 3. is there.
前記酸化鉄および前記酸化マンガンの合計含有量を上記の範囲とすることで、上述した効果をさらに高めることができる。 By making the total content of the iron oxide and the manganese oxide in the above range, the above-described effects can be further enhanced.
本発明に係るフェライトコアは、上記のいずれかに記載のフェライト組成物から構成され、1MHz以上の周波数領域で使用される。 The ferrite core according to the present invention is composed of the ferrite composition described in any of the above, and is used in a frequency region of 1 MHz or more.
本発明に係る電子部品は、上記のフェライトコアを有する電子部品である。 An electronic component according to the present invention is an electronic component having the above ferrite core.
本発明に係る電子部品としては、特に制限されないが、コイル部品、トランス部品、磁気ヘッド部品などが挙げられる。本発明に係る電子部品は高いインダクタンスとキュリー点を有しているため、インダクタやチョークコイル等のコイル部品として好適である。また、スイッチング用、インバータ用等の電源トランス等のトランス部品にも好適である。 Although it does not restrict | limit especially as an electronic component which concerns on this invention, A coil component, a transformer component, a magnetic head component, etc. are mentioned. Since the electronic component according to the present invention has a high inductance and a Curie point, it is suitable as a coil component such as an inductor or a choke coil. It is also suitable for transformer parts such as power transformers for switching and inverters.
なお、使用される周波数の上限については特に制限されないが、本発明に係るフェライトコアや電子部品が用いられる機器の使用周波数を考慮すると、20MHz程度である。 The upper limit of the frequency to be used is not particularly limited, but is about 20 MHz in consideration of the usage frequency of the device in which the ferrite core or electronic component according to the present invention is used.
本発明によると、初期透磁率および比抵抗を高く維持しつつ、高周波領域(たとえば、1MHz以上)においても、電力損失(コアロス)が低減されたフェライト組成物を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a ferrite composition in which power loss (core loss) is reduced even in a high frequency region (for example, 1 MHz or more) while maintaining high initial magnetic permeability and specific resistance.
このようなフェライト組成物を、フェライトコアおよび電子部品に適用することで、小型化、高効率化、高周波数化を実現することができる。 By applying such a ferrite composition to a ferrite core and an electronic component, it is possible to realize downsizing, high efficiency, and high frequency.
以下、本発明を図面に示す実施形態に基づき説明する。 Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the drawings.
本実施形態に係るトランス用フェライトコアとしては、図1に示したトロイダル型のほか、FT型、ET型、EI型、UU型、EE型、EER型、UI型、ドラム型、ポット型、カップ型等を例示することができる。このトランス用フェライトコアの周囲に巻き線を所定巻数だけ巻回することにより所望のトランスを得る。 In addition to the toroidal type shown in FIG. 1, the ferrite core for transformer according to the present embodiment includes FT type, ET type, EI type, UU type, EE type, EER type, UI type, drum type, pot type, cup Examples include molds. A desired transformer is obtained by winding a predetermined number of windings around the transformer ferrite core.
本実施形態に係るトランス用フェライトコアは、本実施形態に係るフェライト組成物で構成してある。 The ferrite core for transformers according to this embodiment is composed of the ferrite composition according to this embodiment.
本実施形態に係るフェライト組成物は、Ni−Cu−Zn系フェライトであり、主成分として、酸化鉄、酸化銅、酸化亜鉛および酸化ニッケルを含有している。また、必要に応じて、酸化マンガンを含有してもよい。 The ferrite composition according to the present embodiment is a Ni—Cu—Zn based ferrite and contains iron oxide, copper oxide, zinc oxide and nickel oxide as main components. Moreover, you may contain a manganese oxide as needed.
主成分100モル%中、酸化鉄の含有量は、Fe2 O3 換算で、47.1〜49.95モル%、好ましくは48.0〜49.7モル%、より好ましくは49.0〜49.5モル%である。酸化鉄の含有量が少なすぎると、初期透磁率が低下すると共に、電力損失(コアロス)が増加する傾向にある。多すぎると、初期透磁率および比抵抗が低下すると共に、電力損失が増加する傾向にある。 In the main component 100 mol%, the content of iron oxide, calculated as Fe 2 O 3, 47.1 to 49.95 mol%, preferably 48.0 to 49.7 mol%, more preferably 49.0~ 49.5 mol%. If the content of iron oxide is too small, the initial permeability tends to decrease and the power loss (core loss) tends to increase. When the amount is too large, the initial magnetic permeability and specific resistance tend to decrease and the power loss tends to increase.
主成分100モル%中、酸化銅の含有量は、CuO換算で、2.3〜10.0モル%、4.0〜10.0モル%、より好ましくは4.0〜5.6モル%である。酸化銅の含有量が少なすぎると、焼結性が低下し、その結果、電力損失が増加する傾向にある。多すぎても電力損失が増加する傾向にある。 In 100 mol% of the main component, the content of copper oxide is 2.3 to 10.0 mol%, 4.0 to 10.0 mol%, more preferably 4.0 to 5.6 mol% in terms of CuO. It is. When there is too little content of copper oxide, sinterability will fall and as a result, it exists in the tendency for electric power loss to increase. Even if the amount is too large, power loss tends to increase.
主成分100モル%中、酸化亜鉛の含有量は、ZnO換算で、27.6〜32.0モル%、好ましくは29.0〜31.0モル%、より好ましくは29.0〜30.0モル%である。酸化亜鉛の含有量が少なすぎると、初期透磁率が低下する傾向にある。多すぎると、キュリー点が低下する傾向にある。 In 100 mol% of the main component, the content of zinc oxide is 27.6-32.0 mol%, preferably 29.0-31.0 mol%, more preferably 29.0-30.0 in terms of ZnO. Mol%. When the content of zinc oxide is too small, the initial permeability tends to decrease. If the amount is too large, the Curie point tends to decrease.
主成分の残部は、酸化ニッケルのみから構成されていてもよいし、酸化ニッケルと酸化マンガンとから構成されていてもよい。 The remainder of the main component may be composed only of nickel oxide, or may be composed of nickel oxide and manganese oxide.
主成分の残部に、酸化マンガンが含有される場合には、主成分100モル%中、酸化マンガンの含有量は、Mn2 O3 換算で、好ましくは0.01〜2.1モル%、より好ましくは0.01〜1.6モル%、さらに好ましくは0.01〜1.1モル%である。多すぎると、初期透磁率が低下すると共に電力損失が増加する傾向にある。 The remainder of the main component, if the manganese oxide is contained, in the main component 100 mol%, the content of manganese oxide is a Mn 2 O 3 in terms of, preferably 0.01 to 2.1 mol%, more Preferably it is 0.01-1.6 mol%, More preferably, it is 0.01-1.1 mol%. If the amount is too large, the initial magnetic permeability tends to decrease and the power loss tends to increase.
通常、マンガンは、酸化鉄中に酸化マンガンの形態で不可避的不純物として含有されているが、上記の範囲内であれば、酸化マンガンを含有させてもよい。 Usually, manganese is contained as an inevitable impurity in the form of manganese oxide in iron oxide, but manganese oxide may be contained within the above range.
また、主成分中に酸化マンガンが含有されている場合には、酸化鉄および酸化マンガンの合計含有量(Fe2 O3 +Mn2 O3 )が、Fe2 O3 換算およびMn2 O3 換算で、50.1モル%以下であることが好ましい。酸化鉄および酸化マンガンの合計含有量の上限を上記の範囲とすることで、良好な特性を得ることができる。 When manganese oxide is contained in the main component, the total content of iron oxide and manganese oxide (Fe 2 O 3 + Mn 2 O 3 ) is calculated in terms of Fe 2 O 3 and Mn 2 O 3 . It is preferable that it is 50.1 mol% or less. By setting the upper limit of the total content of iron oxide and manganese oxide within the above range, good characteristics can be obtained.
本実施形態に係るフェライト組成物は、上記の主成分に加え、副成分として、リンおよび酸化ジルコニウムおよび酸化モリブデンを含有している。 The ferrite composition according to the present embodiment contains phosphorus, zirconium oxide, and molybdenum oxide as subcomponents in addition to the above main components.
リンの含有量は、主成分100重量部に対して、P換算で、2〜63ppmである。リンの含有量が少なすぎると、焼結性が低下し、その結果、電力損失が増加する傾向にある。多すぎても電力損失が増加する傾向にある。 The phosphorus content is 2 to 63 ppm in terms of P with respect to 100 parts by weight of the main component. When there is too little content of phosphorus, sinterability will fall and as a result, it exists in the tendency for electric power loss to increase. Even if the amount is too large, power loss tends to increase.
酸化ジルコニウムの含有量は、主成分100重量部に対して、ZrO2 換算で、43〜4530ppm、好ましくは43〜3210ppm、より好ましくは43〜1530ppmである。酸化ジルコニウムの含有量が少なすぎても多すぎても、電力損失が増加する傾向にある。 The content of zirconium oxide is 43 to 4530 ppm, preferably 43 to 3210 ppm, more preferably 43 to 1530 ppm in terms of ZrO 2 with respect to 100 parts by weight of the main component. If the zirconium oxide content is too low or too high, the power loss tends to increase.
酸化モリブデンの含有量は、主成分100重量部に対して、MoO3 換算で、0.01〜0.15重量部、好ましくは、0.01〜0.10重量部,より好ましくは0.03〜0.10重量部である。含有量が少なすぎると電力損失が増加し、含有量が多くなると電力損失は低減するが、初期透磁率μiが低下する傾向にある。酸化モリブデンは少量の添加でも電力損失を低減することができる。また、酸化モリブデンを添加することで、成形体の強度が向上し、割れや欠けなどを有効に防止できるなどの二次的な効果もある。 The content of molybdenum oxide is 0.01 to 0.15 parts by weight, preferably 0.01 to 0.10 parts by weight, more preferably 0.03 in terms of MoO 3 with respect to 100 parts by weight of the main component. ~ 0.10 parts by weight. If the content is too small, the power loss increases. If the content is large, the power loss decreases, but the initial permeability μi tends to decrease. Molybdenum oxide can reduce power loss even when added in a small amount. Addition of molybdenum oxide also has secondary effects such as improving the strength of the molded body and effectively preventing cracks and chips.
本実施形態に係るフェライト組成物においては、主成分の組成範囲を上記の範囲に制御されていることに加え、副成分として、上記のリンおよび酸化ジルコニウムおよび酸化モリブデンが含有されている。その結果、初期透磁率および比抵抗は良好に維持しつつ、高周波数領域(たとえば、1MHz以上)における電力損失を低減させることができる。 In the ferrite composition according to the present embodiment, in addition to the composition range of the main component being controlled within the above range, the above-described phosphorus, zirconium oxide, and molybdenum oxide are contained as subcomponents. As a result, it is possible to reduce power loss in a high frequency region (for example, 1 MHz or more) while maintaining good initial permeability and specific resistance.
なお、リンまたは酸化ジルコニウムまたは酸化モリブデンが単独で含有されている場合には上記の効果は十分に得られない。すなわち、上記の効果は、リンおよび酸化ジルコニウムおよび酸化モリブデンが同時に特定量含有された場合に初めて得られる複合的な効果であると考えられる。 In addition, when phosphorus, zirconium oxide, or molybdenum oxide is contained alone, the above effect cannot be obtained sufficiently. That is, the above effect is considered to be a composite effect obtained for the first time when a specific amount of phosphorus, zirconium oxide and molybdenum oxide is simultaneously contained.
また、本実施形態に係るフェライト組成物には、マンガン以外の不可避的不純物元素の酸化物が含まれ得る。 In addition, the ferrite composition according to this embodiment may include oxides of inevitable impurity elements other than manganese.
具体的には、B、C、Si、S、Cl、As、Se、Br、Te、Iや、Li、Na、Mg、Al、K、Ca、Ga、Ge、Sr、Cd、In、Sn、Sb、Ba、Pb、Bi等の典型金属元素や、Sc、Ti、V、Cr、Co、Y、Nb、Mo、Pd、Ag、Hf、Ta等の遷移金属元素が挙げられる。 Specifically, B, C, Si, S, Cl, As, Se, Br, Te, I, Li, Na, Mg, Al, K, Ca, Ga, Ge, Sr, Cd, In, Sn, Examples include typical metal elements such as Sb, Ba, Pb, and Bi, and transition metal elements such as Sc, Ti, V, Cr, Co, Y, Nb, Mo, Pd, Ag, Hf, and Ta.
次に、本実施形態に係るフェライト組成物の製造方法の一例を説明する。 Next, an example of a method for producing a ferrite composition according to this embodiment will be described.
まず、出発原料(主成分の原料および副成分の原料)を、所定の組成比となるように秤量して混合し、原料混合物を得る。混合する方法としては、たとえば、ボールミルを用いて行う湿式混合や、乾式ミキサーを用いて行う乾式混合が挙げられる。なお、平均粒径が0.1〜3μmの出発原料を用いることが好ましい。 First, starting materials (raw materials of main components and raw materials of subcomponents) are weighed and mixed so as to have a predetermined composition ratio to obtain a raw material mixture. Examples of the mixing method include wet mixing using a ball mill and dry mixing using a dry mixer. It is preferable to use a starting material having an average particle size of 0.1 to 3 μm.
主成分の原料としては、酸化鉄(α−Fe2 O3 )、酸化銅(CuO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化ニッケル(NiO)、必要に応じて酸化マンガン(Mn2 O3 )、あるいは複合酸化物などを用いることができる。さらに、その他、焼成により上記した酸化物や複合酸化物となる各種化合物等を用いることができる。焼成により上記した酸化物になるものとしては、たとえば、金属単体、炭酸塩、シュウ酸塩、硝酸塩、水酸化物、ハロゲン化物、有機金属化合物等が挙げられる。 As raw materials of the main component, iron oxide (α-Fe 2 O 3 ), copper oxide (CuO), zinc oxide (ZnO), nickel oxide (NiO), manganese oxide (Mn 2 O 3 ) as required, or A composite oxide or the like can be used. In addition, various compounds that become oxides or composite oxides by firing can be used. Examples of the oxide that becomes the above-mentioned oxide upon firing include simple metals, carbonates, oxalates, nitrates, hydroxides, halides, organometallic compounds, and the like.
副成分の原料としては、リン(P)、酸化ジルコニウム(ZrO2 )、酸化モリブデン(MoO3 )を用いることができる。リンについては、リン酸(P2 O5 )の形態で用いることが好ましい。酸化ジルコニウムおよび酸化モリブデンについては、主成分の原料の場合と同様とすればよい。 Phosphorus (P), zirconium oxide (ZrO 2 ), and molybdenum oxide (MoO 3 ) can be used as a raw material for the accessory component. Phosphorus is preferably used in the form of phosphoric acid (P 2 O 5 ). Zirconium oxide and molybdenum oxide may be the same as those of the main component material.
次に、原料混合物の仮焼きを行い、仮焼き材料を得る。仮焼きは、原料の熱分解、成分の均質化、フェライトの生成、焼結による超微粉の消失と適度の粒子サイズへの粒成長を起こさせ、原料混合物を後工程に適した形態に変換するために行われる。こうした仮焼きは、好ましくは800〜1100℃の温度で、通常1〜3時間程度行う。仮焼きは、大気(空気)中で行ってもよく、大気中よりも酸素分圧が高い雰囲気や純酸素雰囲気で行っても良い。なお、主成分の原料と副成分の原料との混合は、仮焼きの前に行なってもよく、仮焼き後に行なってもよい。 Next, the raw material mixture is calcined to obtain a calcined material. Calcining causes thermal decomposition of raw materials, homogenization of ingredients, formation of ferrite, disappearance of ultrafine powder due to sintering and grain growth to an appropriate particle size, and converts the raw material mixture into a form suitable for the subsequent process. Done for. Such calcination is preferably performed at a temperature of 800 to 1100 ° C. for about 1 to 3 hours. The calcination may be performed in the atmosphere (air), or may be performed in an atmosphere having a higher oxygen partial pressure or in a pure oxygen atmosphere than in the atmosphere. The mixing of the main component raw material and the subcomponent raw material may be performed before calcining or after calcining.
次に、仮焼き材料の粉砕を行い、粉砕材料を得る。粉砕は、仮焼き材料の凝集をくずして適度の焼結性を有する粉体とするために行われる。仮焼き材料が大きい塊を形成しているときには、粗粉砕を行ってからボールミルやアトライターなどを用いて湿式粉砕を行う。湿式粉砕は、仮焼き材料の平均粒径が、好ましくは1〜2μm程度となるまで行う。 Next, the calcined material is pulverized to obtain a pulverized material. The pulverization is performed in order to break down the coagulation of the calcined material to obtain a powder having appropriate sinterability. When the calcined material forms a large lump, wet pulverization is performed using a ball mill or an attritor after coarse pulverization. The wet pulverization is performed until the average particle diameter of the calcined material is preferably about 1 to 2 μm.
次に、粉砕材料の造粒(顆粒)を行い、造粒物を得る。造粒は、粉砕材料を適度な大きさの凝集粒子とし、成形に適した形態に変換するために行われる。こうした造粒法としては、たとえば、加圧造粒法やスプレードライ法などが挙げられる。スプレードライ法は、粉砕材料に、ポリビニルアルコールなどの通常用いられる結合剤を加えた後、スプレードライヤー中で霧化し、低温乾燥する方法である。 Next, the pulverized material is granulated (granular) to obtain a granulated product. The granulation is performed in order to convert the pulverized material into aggregated particles having an appropriate size and convert it into a form suitable for molding. Examples of such a granulation method include a pressure granulation method and a spray drying method. The spray drying method is a method in which a commonly used binder such as polyvinyl alcohol is added to the pulverized material, and then atomized in a spray dryer and dried at a low temperature.
次に、造粒物を所定形状に成形し、成形体を得る。造粒物の成形としては、たとえば、乾式成形、湿式成形、押出成形などが挙げられる。乾式成形法は、造粒物を、金型に充填して圧縮加圧(プレス)することにより行う成形法である。成形体の形状は、特に限定されず、用途に応じて適宜決定すればよいが、本実施形態ではトロイダル型形状とされる。 Next, the granulated product is molded into a predetermined shape to obtain a molded body. Examples of the molding of the granulated product include dry molding, wet molding, and extrusion molding. The dry molding method is a molding method in which a granulated product is filled in a mold and compressed and pressed (pressed). The shape of the molded body is not particularly limited, and may be appropriately determined according to the application. In the present embodiment, the shape is a toroidal shape.
次に、成形体の本焼成を行い、焼結体(本実施形態のフェライト組成物)を得る。本焼成は、多くの空隙を含んでいる成形体の粉体粒子間に、融点以下の温度で粉体が凝着する焼結を起こさせ、緻密な焼結体を得るために行われる。こうした本焼成は、好ましくは900〜1300℃の温度で、通常2〜5時間程度行う。本焼成は、大気(空気)中で行ってもよく、大気中よりも酸素分圧が高い雰囲気で行っても良い。 Next, the compact is fired to obtain a sintered body (the ferrite composition of the present embodiment). This firing is performed in order to obtain a dense sintered body by causing sintering in which the powder adheres at a temperature below the melting point between the powder particles of the molded body containing many voids. Such firing is preferably performed at a temperature of 900 to 1300 ° C. for usually 2 to 5 hours. The main calcination may be performed in the atmosphere (air) or in an atmosphere having a higher oxygen partial pressure than in the atmosphere.
このような工程を経て、本実施形態に係るフェライト組成物は製造される。 Through such steps, the ferrite composition according to the present embodiment is manufactured.
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様で実施し得ることは勿論である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to such embodiment at all, Of course, in the range which does not deviate from the summary of this invention, it can implement in various aspects. .
たとえば、上述した実施形態では、トロイダル型形状とするために、本焼成前に該形状に成形しているが、本焼成後に該形状に成形(加工)してもよい。 For example, in the above-described embodiment, in order to obtain a toroidal shape, the shape is formed before the main baking, but may be formed (processed) after the main baking.
以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。 Hereinafter, although this invention is demonstrated based on a more detailed Example, this invention is not limited to these Examples.
まず、主成分の原料として、Fe2 O3 、NiO、CuO、ZnO、Mn2 O3 を準備した。副成分の原料として、P2 O5 、ZrO2 およびMoO3 を準備した。なお、出発原料の平均粒径は0.1〜3μmであった。 First, Fe 2 O 3 , NiO, CuO, ZnO, and Mn 2 O 3 were prepared as main component materials. P 2 O 5 , ZrO 2, and MoO 3 were prepared as subcomponent materials. The average particle size of the starting material was 0.1 to 3 μm.
次に、準備した主成分および副成分の原料の粉末を秤量した後、ボールミルで5時間湿式混合して原料混合物を得た。 Next, the prepared raw material powders of the main component and subcomponent were weighed and then wet mixed by a ball mill for 5 hours to obtain a raw material mixture.
次に、得られた原料混合物を、空気中において900℃で2時間仮焼して仮焼き材料とした後、ボールミルで20時間湿式粉砕して粉砕材料を得た。 Next, the obtained raw material mixture was calcined in air at 900 ° C. for 2 hours to obtain a calcined material, and then wet pulverized with a ball mill for 20 hours to obtain a pulverized material.
次に、この粉砕材料を乾燥した後、該粉砕材料100重量部に、バインダーとしてのポリビニルアルコールを1.0重量部添加して造粒し、20メッシュの篩で整粒して顆粒とした。この顆粒を、100kPaの圧力で加圧成形して、トロイダル形状(寸法=外径18mm×内径10mm×高さ5mm)の成形体と、ディスク形状(寸法=直径25mm×厚さ5mm)の成形体を得た。 Next, after drying this pulverized material, 1.0 part by weight of polyvinyl alcohol as a binder was added to 100 parts by weight of the pulverized material, granulated, and sized with a 20 mesh sieve to obtain granules. The granules are pressure-molded at a pressure of 100 kPa to form a toroidal shaped body (dimension = outer diameter 18 mm × inner diameter 10 mm × height 5 mm) and a disk shape (dimension = diameter 25 mm × thickness 5 mm). Got.
次に、これら各成形体を、空気中において、1000〜1250℃で2時間焼成して、焼結体としてのトロイダルコアサンプルおよびディスクコアサンプルを得た。得られたサンプルについて、蛍光X線分析を行い、フェライトコアの組成を測定した。結果を表1〜3に示す。なお、リン(P)の含有量は、吸光光度法により測定した。さらにサンプルに対し、以下の特性評価を行った。 Next, each of these molded bodies was fired in air at 1000 to 1250 ° C. for 2 hours to obtain a toroidal core sample and a disk core sample as a sintered body. The obtained sample was subjected to fluorescent X-ray analysis to measure the composition of the ferrite core. The results are shown in Tables 1-3. The phosphorus (P) content was measured by absorptiometry. Furthermore, the following characteristics evaluation was performed with respect to the sample.
電力損失(Pcv)
得られたトロイダルコアサンプルに、1次巻線および2次巻線を5回ずつ巻回し、1MHz、50mT、23℃および50kHz、150mT、140℃での電力損失Pcvを測定した(単位:kW/m3 )。測定は、B−Hアナライザー(岩崎通信機株式会社製SY−8232)を用いて行った。1MHzにおけるPcvは2120kW/m3 以下を良好とした。結果を表1〜3に示す。
Power loss (Pcv)
The primary and secondary windings were wound five times on the obtained toroidal core sample, and the power loss Pcv at 1 MHz, 50 mT, 23 ° C. and 50 kHz, 150 mT, 140 ° C. was measured (unit: kW / m 3 ). The measurement was performed using a BH analyzer (SY-8232 manufactured by Iwasaki Tsushinki Co., Ltd.). Pcv at 1 MHz was 2120 kW / m 3 or less. The results are shown in Tables 1-3.
なお、使用周波数が1MHz以上であるフェライトコアや電子部品は、たとえば携帯電話等に適用されるため、本実施例では、このような機器が通常用いられる温度領域においてPcvを測定した。 In addition, since the ferrite core and electronic components whose use frequency is 1 MHz or more are applied to, for example, a cellular phone, in this example, Pcv was measured in a temperature region in which such a device is normally used.
初期透磁率(μi)
得られたトロイダルコアサンプルに、銅線ワイヤを10ターン巻きつけ、LCRメーター(ヒューレットパッカード 4284A)を使用して、初期透磁率μiを測定した。測定条件としては、測定周波数100kHz、測定温度23℃、測定レベル0.4A/mとした。100kHzにおけるμiは1000以上を良好とした。結果を表1〜3に示す。
Initial permeability (μi)
A copper wire was wound around the obtained toroidal core sample for 10 turns, and an initial magnetic permeability μi was measured using an LCR meter (Hewlett Packard 4284A). The measurement conditions were a measurement frequency of 100 kHz, a measurement temperature of 23 ° C., and a measurement level of 0.4 A / m. The μi at 100 kHz was set to 1000 or better. The results are shown in Tables 1-3.
比抵抗(ρ)
得られたディスクコアサンプルの両面に、In−Ga電極を塗り、直流抵抗値を測定し、比抵抗ρを求めた(単位:Ωm)。測定は、IRメーター(TOA Electronics社製SUPER MEGOHMMETER MODEL SM−5E)を用いて行った。ρは108 Ωm以上を良好とした。結果を表1〜3に示す。
Specific resistance (ρ)
An In—Ga electrode was applied to both surfaces of the obtained disk core sample, a direct current resistance value was measured, and a specific resistance ρ was determined (unit: Ωm). The measurement was performed using an IR meter (SUPER MEGOHMMETER MODEL SM-5E manufactured by TOA Electronics). ρ was determined to be 10 8 Ωm or more. The results are shown in Tables 1-3.
なお、表1〜3には、1MHzにおけるフェライトコアの性能指数を示すμi/Pcvも示した。μi/Pcvは0.60以上を良好とした。 In Tables 1 to 3, μi / Pcv indicating the performance index of the ferrite core at 1 MHz is also shown. μi / Pcv was determined to be 0.60 or more.
表1より、副成分であるPおよびZrO2およびMoO3が同時に含有され、かつ含有量が本発明の範囲内である場合(実施例1〜15)、高周波領域(1MHz)において電力損失(Pcv)が良好となり、しかも高い初期透磁率μiおよび比抵抗が得られる傾向にあることが確認された。したがって、高い性能指数が得られていることが確認できた。 From Table 1, when P and ZrO 2 and MoO 3 which are subcomponents are contained at the same time and the content is within the range of the present invention (Examples 1 to 15), power loss (Pcv) in the high frequency region (1 MHz). It was confirmed that the initial magnetic permeability μi and the specific resistance tend to be obtained. Therefore, it was confirmed that a high figure of merit was obtained.
これに対し、PまたはZrO2 またはMoO3 の何れかひとつ以上含有されていない場合(比較例1、2、4、5、7、8、16および20〜23)、あるいはPまたはZrO2 またはMoO3 のうち、PもしくはZrO2 の含有量が本発明の範囲外となっている場合(比較例6および9)、またはZrO2 およびMoO3が含有されておらず、PおよびWO3 が含まれる場合(比較例24)には、1MHzにおける電力損失が悪化する傾向が確認された。 On the other hand, when any one or more of P, ZrO 2 and MoO 3 are not contained (Comparative Examples 1, 2, 4, 5, 7, 8, 16 and 20-23), or P or ZrO 2 or MoO 3 , the content of P or ZrO 2 is outside the scope of the present invention (Comparative Examples 6 and 9), or ZrO 2 and MoO 3 are not contained, and P and WO 3 are included. In the case (Comparative Example 24), it was confirmed that the power loss at 1 MHz deteriorated.
また、PまたはZrO2 またはMoO3 のうち、MoO3 の含有量が本発明の範囲外となっている場合(比較例3)には、初期透磁率μiが減少する傾向が確認された。 Moreover, when the content of MoO 3 is out of the scope of the present invention among P, ZrO 2 , and MoO 3 (Comparative Example 3), it was confirmed that the initial permeability μi tends to decrease.
また、表2より、CuOおよびZnOの含有量が本発明の範囲外となる場合(比較例10〜13)には、1MHzにおける電力損失が悪化する傾向が確認された。 Moreover, from Table 2, when the contents of CuO and ZnO were outside the scope of the present invention (Comparative Examples 10 to 13), a tendency for power loss at 1 MHz to deteriorate was confirmed.
さらに、表3より、Fe2 O3 およびMn2 O3 の含有量が本発明の範囲外である場合(比較例14、15、および17〜19)には、1MHzにおける電力損失が悪化することに加え、初期透磁率および比抵抗の少なくとも1つが悪化していることが確認された。 Furthermore, from Table 3, when the contents of Fe 2 O 3 and Mn 2 O 3 are outside the scope of the present invention (Comparative Examples 14, 15, and 17 to 19), the power loss at 1 MHz deteriorates. In addition, it was confirmed that at least one of the initial magnetic permeability and the specific resistance deteriorated.
Claims (5)
前記主成分100重量部に対して、副成分として、リンをP換算で2〜63ppm、酸化ジルコニウムをZrO2換算で43〜4530ppm、酸化モリブデンをMoO3換算で0.01〜0.15重量部を含有することを特徴とするフェライト組成物。 The main components are iron oxide 47.1 to 49.95 mol% in terms of Fe 2 O 3 , copper oxide 2.3 to 10.0 mol% in terms of CuO, and zinc oxide 27.6 to 32 in terms of ZnO. 0.0 mol%, manganese oxide containing 0.01 to 2.1 mol% in terms of Mn 2 O 3 , the balance being composed of nickel oxide,
As subcomponents, phosphorus is 2 to 63 ppm in terms of P, zirconium oxide is 43 to 4530 ppm in terms of ZrO 2 , and molybdenum oxide is 0.01 to 0.15 parts in terms of MoO 3 with respect to 100 parts by weight of the main component. A ferrite composition comprising:
前記主成分100重量部に対して、副成分として、リンをP換算で2〜63ppm、酸化ジルコニウムをZrO2 換算で43〜4530ppm、酸化モリブデンをMoO3 換算で0.01〜0.15重量部を含有することを特徴とするフェライト組成物。 The main components are iron oxide 47.1 to 49.95 mol% in terms of Fe 2 O 3 , copper oxide 2.3 to 10.0 mol% in terms of CuO, and zinc oxide 27.6 to 32 in terms of ZnO. Containing 0.0 mol%, the balance being composed of nickel oxide,
As subcomponents, phosphorus is 2 to 63 ppm in terms of P, zirconium oxide is 43 to 4530 ppm in terms of ZrO 2 , and molybdenum oxide is 0.01 to 0.15 parts in terms of MoO 3 with respect to 100 parts by weight of the main component. A ferrite composition comprising:
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