JP6051930B2 - Ferrite composition, ferrite core and electronic component - Google Patents
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Description
本発明は、特に電子ペン等に用いられるコイル部品の主要部(フェライト部)を構成する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線がしてあるコイル部品などの電子部品に関する。 In particular, the present invention relates to a ferrite composition that constitutes a main part (ferrite part) of a coil component used in an electronic pen or the like, a ferrite core composed of the composition, and a winding around the ferrite core. The present invention relates to an electronic component such as a coil component.
近年、携帯機器等の各種電子機器の小型化・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 order to cope with this, demands for miniaturization, higher efficiency and higher frequency of electronic components used in electric circuits of various electronic devices Is growing rapidly.
例えば、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、例えば、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、透磁率が高いこと、飽和磁束密度が高いこと、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 in such a transformer include, for example, low power loss in the operating frequency region and operating temperature region, high permeability, high saturation magnetic flux density, and high specific resistance. Can be mentioned. 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、例えば、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.
例えば、特許文献1では、主成分として、酸化鉄をFe2O3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Mn2O3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、電子ペン用コアにおいては、使用周波数領域が概ね500〜700kHzであり、当該周波数領域での感度の向上が求められている。このような電子ペン用コアに要求される特性としては、例えば、使用周波数領域および使用温度領域でのQ値が高いこと、および温度に対してインダクタンス値(L値)の変化が少ないことが挙げられる。 However, in the core for electronic pens, the operating frequency region is approximately 500 to 700 kHz, and improvement in sensitivity in the frequency region is required. The characteristics required for such an electronic pen core include, for example, a high Q value in the use frequency region and use temperature region, and a small change in inductance value (L value) with respect to temperature. It is done.
ここで、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、電子ペン用コアの使用周波数領域である500〜700kHzにおいて、Q値が高いもの、および温度に対してインダクタンス値(L値)の変化が少ないものではない。 Here, although the above-described oxide magnetic material has improved power loss at 50 kHz, in a frequency range of 500 to 700 kHz that is a use frequency region of the electronic pen core, a high Q value, and an inductance value ( The change in (L value) is not small.
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、500〜700kHzにおいて高いQ値を有し、温度に対してL値の変化が少なく、電子ペンに用いて好適なフェライト組成物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 has a high Q value at 500 to 700 kHz, and has a small change in L value with respect to temperature, and provides a ferrite composition suitable for use in an electronic pen. Objective.
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Fe2O3換算で47.0〜49.95モル%、酸化銅をCuO換算で1.0〜12.0モル%、酸化亜鉛をZnO換算で28.0〜35.0モル%、酸化マンガンをMn2O3換算で0.01〜2.4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2〜65ppm、酸化ジルコニウムをZrO2換算で40〜4500ppm、酸化コバルトをCoO換算で50〜2500ppm含有し、さらにAsの含有量が10ppm以下であり、
前記酸化鉄および前記酸化マンガンの合計含有量が、Fe2O3換算およびMn2O3換算で、50.1モル%以下であ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 47.0 to 49.95 mol% of iron oxide in terms of Fe 2 O 3 , 1.0 to 12.0 mol% of copper oxide in terms of CuO, and 28.0 to 35 in terms of zinc oxide. 0.0 mol%, manganese oxide containing 0.01 to 2.4 mol% in terms of Mn 2 O 3 , the balance being composed of nickel oxide, and as an accessory component with respect to 100 parts by weight of the main component 2 to 65 ppm in terms of phosphorus, 40 to 4500 ppm in terms of zirconium oxide in terms of ZrO 2 , 50 to 2500 ppm in terms of cobalt oxide in terms of CoO, and an As content of 10 ppm or less,
The total content of the iron oxide and the manganese oxide is 50.1 mol% or less in terms of Fe 2 O 3 and Mn 2 O 3 .
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、酸化ジルコニウムおよび酸化コバルトを上記の範囲で含有させ、Asの含有量を上記の量以下に抑制することにより、本発明に係るフェライト組成物によれば、500〜700kHzの周波数領域におけるフェライトの性能指数(μ×Q)/(ΔL/L)を上昇させることができる。なお、フェライトの性能指数(μ×Q)/(ΔL/L)とは、L値の温度に対する変化の少なさと、該フェライトを電子ペンに用いた場合の電子ペンの感度のよさを表す指標である。性能指数が大きいほど、L値の温度に対する変化が少なく、透磁率μおよびQ値が大きく、該フェライト組成物を電子ペン用フェライトコアに用いた場合に電子ペンの性能が高い。ここでΔLはフェライトの温度変化に対するL値の変化量である。 By setting the content of the oxide constituting the main component in the above range, and further containing phosphorus, zirconium oxide and cobalt oxide in the above range as subcomponents, and suppressing the content of As below the above amount, According to the ferrite composition of the present invention, the figure of merit (μ × Q) / (ΔL / L) of ferrite in the frequency region of 500 to 700 kHz can be increased. Note that the figure of merit (μ × Q) / (ΔL / L) of ferrite is an index representing the small change of the L value with respect to the temperature and the sensitivity of the electronic pen when the ferrite is used for the electronic pen. is there. The larger the figure of merit, the less the change of the L value with respect to the temperature, the larger the permeability μ and the Q value, and the higher the performance of the electronic pen when the ferrite composition is used for a ferrite core for an electronic pen. Here, ΔL is the amount of change of the L value with respect to the temperature change of the ferrite.
本発明の場合に、500〜700kHzの周波数領域におけるフェライトの性能指数が向上する理由は必ずしも明らかではないが、リン及び酸化ジルコニウムを所定の範囲で共存させること、酸化コバルトの含有量を所定の範囲に制御すること、Asの含有量を所定の量以下に抑制すること、酸化鉄および酸化マンガンの合計含有量を上記の範囲とすること等により得られる複合効果が大きく影響していると考えられる。 In the case of the present invention, the reason why the figure of merit of ferrite improves in the frequency range of 500 to 700 kHz is not necessarily clear, but phosphorus and zirconium oxide coexist in a predetermined range, and the content of cobalt oxide is in a predetermined range. It is considered that the combined effect obtained by controlling the content of As to below the predetermined amount or making the total content of iron oxide and manganese oxide within the above range greatly influences. .
本発明に係るフェライトコアは、好ましく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、500〜700kHzの周波数領域で使用される。 The ferrite core according to the present invention is preferably composed of the ferrite composition described in any of the above, and is used in a frequency range of 500 to 700 kHz.
本発明に係る電子部品は、好ましくは上記のフェライトコアを有する電子部品である。 The electronic component according to the present invention is preferably 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、特に電子ペン用コイル部品が挙げられる。 Although it does not restrict | limit especially as an electronic component which concerns on this invention, Especially the coil components for electronic pens are mentioned.
特に、本発明に係るフェライトコアは、高い比抵抗ρ、高いQ値および高い透磁率μを有し、500〜700kHzにおけるフェライトの性能指数(μ×Q)/(ΔL/L)を所望の値以上とすることができる。このようなフェライトコアは、特に電子ペン用コアへの使用に好適である。 In particular, the ferrite core according to the present invention has a high specific resistance ρ, a high Q value, and a high magnetic permeability μ, and a desired figure of merit (μ × Q) / (ΔL / L) of ferrite at 500 to 700 kHz. This can be done. Such a ferrite core is particularly suitable for use in an electronic pen core.
本発明によると、500〜700kHzにおいてQ値、透磁率、比抵抗を高く維持しつつフェライトの性能指数(μ×Q)/(ΔL/L)を所望の値以上とすることができるフェライト組成物を得ることができる。 According to the present invention, a ferrite composition capable of making the figure of merit (μ × Q) / (ΔL / L) of a ferrite to be a desired value or more while maintaining a high Q value, magnetic permeability, and specific resistance at 500 to 700 kHz. Can be obtained.
このようなフェライト組成物を、電子ペン用コアのフェライト部材に適用することで、電子ペン用コイル部品の高感度化を実現し、電子ペンの高性能化を実現することができる。 By applying such a ferrite composition to the ferrite member of the core for an electronic pen, it is possible to achieve high sensitivity of the coil component for the electronic pen and high performance of the electronic pen.
以下、本発明を図面に示す実施形態につき説明する。 The present invention will be described below with reference to embodiments shown in the drawings.
本実施形態に係るフェライトコアとしては、図1に示した細長いトロイダル形状のフェライトコアを例示することができる。この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電子ペン用コイル部品を得る。 An example of the ferrite core according to the present embodiment is the elongated toroidal ferrite core shown in FIG. A desired electronic pen coil component is obtained by winding a predetermined number of windings around the ferrite core.
また、本実施形態に係る他のフェライトコアとしては、図2に示した細長い円柱形状のフェライトコアと、短い円柱形状のフェライトコアを例示することができる。細長い円柱形状のコアの周囲に巻線を所定巻数だけ巻回し、フェライトコア同士の間隔を変化可能に保持することにより所望の電子ペン用コイル部品を得る。 Moreover, as another ferrite core which concerns on this embodiment, the elongate cylindrical ferrite core shown in FIG. 2 and the short cylindrical ferrite core can be illustrated. A desired number of coil parts for an electronic pen are obtained by winding a predetermined number of windings around an elongated cylindrical core and holding the interval between ferrite cores variable.
本実施形態に係るフェライトコアは、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 according to the present embodiment is composed of the ferrite composition according to the present embodiment.
本実施形態に係るフェライト組成物は、Ni−Cu−Zn系フェライトコアであり、主成分として、酸化鉄、酸化銅、酸化亜鉛、酸化マンガンおよび酸化ニッケルを含有している。 The ferrite composition according to this embodiment is a Ni—Cu—Zn ferrite core and contains iron oxide, copper oxide, zinc oxide, manganese oxide, and nickel oxide as main components.
主成分100モル%中、酸化鉄の含有量は、Fe2O3換算で、47.0〜49.95モル%、好ましくは47.0〜49.6モル%、より好ましくは48.4〜49.4モル%である。酸化鉄の含有量が多すぎると、500〜700kHzにおけるフェライトの性能指数(μ×Q)/(ΔL/L)が低下する傾向にある。酸化鉄の含有量が少なすぎると、透磁率μが低下する傾向にある。 In the main component 100 mol%, the content of iron oxide, calculated as Fe 2 O 3, 47.0 to 49.95 mol%, preferably 47.0 to 49.6 mol%, more preferably 48.4~ 49.4 mol%. If the content of iron oxide is too much, the figure of merit (μ × Q) / (ΔL / L) of ferrite at 500 to 700 kHz tends to decrease. When the content of iron oxide is too small, the magnetic permeability μ tends to decrease.
主成分100モル%中、酸化銅の含有量は、CuO換算で、1.0〜12.0モル%、好ましくは4.0〜12.0モル%である。酸化銅の含有量が多すぎても少なすぎても、500〜700kHzにおけるフェライトの性能指数(μ×Q)/(ΔL/L)が低下する傾向にある。 In 100 mol% of the main component, the content of copper oxide is 1.0 to 12.0 mol%, preferably 4.0 to 12.0 mol% in terms of CuO. If the content of copper oxide is too much or too little, the figure of merit (μ × Q) / (ΔL / L) of ferrite at 500 to 700 kHz tends to decrease.
主成分100モル%中、酸化亜鉛の含有量は、ZnO換算で、28.0〜35.0モル%、好ましくは29.0〜34.0モル%、より好ましくは29.0〜32.0モル%である。酸化亜鉛の含有量が多すぎても少なすぎても、500〜700kHzにおけるフェライトの性能指数(μ×Q)/(ΔL/L)が低下する傾向にある。 In 100 mol% of the main component, the content of zinc oxide is 28.0 to 35.0 mol%, preferably 29.0 to 34.0 mol%, more preferably 29.0 to 32.0 in terms of ZnO. Mol%. If the content of zinc oxide is too much or too little, the figure of merit (μ × Q) / (ΔL / L) of ferrite at 500 to 700 kHz tends to decrease.
主成分100モル%中、酸化マンガンの含有量は、Mn2O3換算で、0.01〜2.4モル%、好ましくは0.1〜1.3モル%である。酸化マンガンの含有量が多すぎると、500〜700kHzにおけるフェライトの性能指数(μ×Q)/(ΔL/L)が低下する傾向にある。酸化マンガンの含有量が少なすぎると、500〜700kHzにおける透磁率μが低下する傾向にある。 In the main component 100 mol%, the content of manganese oxide is a Mn 2 O 3 in terms of, 0.01 to 2.4 mol%, preferably from 0.1 to 1.3 mol%. When the content of manganese oxide is too large, the ferrite figure of merit (μ × Q) / (ΔL / L) tends to decrease at 500 to 700 kHz. When the content of manganese oxide is too small, the magnetic permeability μ at 500 to 700 kHz tends to decrease.
また、主成分100モル%中、酸化鉄および酸化マンガンの合計含有量(Fe2O3換算およびMn2O3換算で、50.1モル%以下、好ましくは49.90モル%以下である。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内とすることで、良好な特性を得ることができる。特に、酸化鉄および酸化マンガンの合計含有量(Fe2O3+Mn2O3)が、Fe2O3換算で及びMn2O3換算で、50.1モル%を超えると、比抵抗ρが低下する傾向にあり、さらに500〜700kHzにおけるフェライトの性能指数(μ×Q)/(ΔL/L)が低下する傾向にある。 Further, in 100 mol% of the main component, the total content of iron oxide and manganese oxide (50.1 mol% or less, preferably 49.90 mol% or less in terms of Fe 2 O 3 and Mn 2 O 3 ). Good characteristics can be obtained by setting the upper limit of the total content of iron oxide and manganese oxide within the above range, in particular, the total content of iron oxide and manganese oxide (Fe 2 O 3 + Mn 2 O 3 ) Exceeds 50.1 mol% in terms of Fe 2 O 3 and Mn 2 O 3 , the specific resistance ρ tends to decrease, and the figure of merit (μ × Q) of ferrite at 500 to 700 kHz / (ΔL / L) 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。 The remainder of the main component may be composed only of nickel oxide.
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、酸化ジルコニウムおよび酸化コバルトを含有している。 The ferrite composition according to the present embodiment contains phosphorus, zirconium oxide, and cobalt 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、2〜65ppm、好ましくは7〜30ppmである。リンの含有量が多すぎても少なすぎても、500〜700kHzにおけるフェライトの性能指数(μ×Q)/(ΔL/L)が低下する傾向にある。 The phosphorus content is 2 to 65 ppm, preferably 7 to 30 ppm in terms of P with respect to 100 parts by weight of the main component. If the content of phosphorus is too much or too little, the figure of merit (μ × Q) / (ΔL / L) of ferrite at 500 to 700 kHz tends to decrease.
酸化ジルコニウムの含有量は、主成分100重量%に対して、ZrO2換算で、40〜4500ppm、好ましくは110〜1500ppmである。酸化ジルコニウムの含有量が多すぎても少なすぎても、500〜700kHzにおけるフェライトの性能指数(μ×Q)/(ΔL/L)が低下する傾向にある。 The content of zirconium oxide is 40 to 4500 ppm, preferably 110 to 1500 ppm in terms of ZrO 2 with respect to 100% by weight of the main component. Even if the content of zirconium oxide is too much or too little, the figure of merit (μ × Q) / (ΔL / L) of ferrite at 500 to 700 kHz tends to decrease.
酸化コバルトの含有量は、主成分100重量%に対して、CoO換算で、50〜2500ppm、好ましくは100〜2500ppmである。酸化コバルトの含有量は、多すぎても少なすぎても、500〜700kHzにおけるフェライトの性能指数(μ×Q)/(ΔL/L)が低下する傾向にある。 The content of cobalt oxide is 50 to 2500 ppm, preferably 100 to 2500 ppm in terms of CoO with respect to 100% by weight of the main component. If the content of cobalt oxide is too much or too little, the figure of merit (μ × Q) / (ΔL / L) of ferrite at 500 to 700 kHz tends to decrease.
また、本実施形態に係るフェライト組成物は、上記主成分および副成分の他に、Asの含有量が10ppm以下、好ましくは2〜5ppmである。Asの含有量が多すぎると、500〜700kHzにおけるフェライトの性能指数(μ×Q)/(ΔL/L)が低下する傾向にある。 The ferrite composition according to this embodiment has an As content of 10 ppm or less, preferably 2 to 5 ppm, in addition to the main component and subcomponents. When the content of As is too large, the figure of merit (μ × Q) / (ΔL / L) of ferrite at 500 to 700 kHz tends to decrease.
この他、本実施形態に係るフェライト組成物には、原料中の不可避的不純物元素の酸化物が数ppm〜数百ppm程度、含まれ得る。 In addition, the ferrite composition according to the present embodiment may contain about several ppm to several hundred ppm of inevitable impurity element oxides in the raw material.
具体的には、B、C、S、Cl、Se、Br、Te、Iや、Li、Na、Mg、Al、K、Ga、Ge、Sr、In、Sn、Sb、Ba、Bi等の典型金属元素や、Sc、Ti、V、Cr、Y、Nb、Mo、Pd、Ag、Hf、Ta等の遷移金属元素が挙げられる。 Specifically, typical of B, C, S, Cl, Se, Br, Te, I, Li, Na, Mg, Al, K, Ga, Ge, Sr, In, Sn, Sb, Ba, Bi, etc. Examples include metal elements and transition metal elements such as Sc, Ti, V, Cr, Y, Nb, Mo, Pd, Ag, Hf, and Ta.
本実施形態に係るフェライト組成物において、500〜700kHzの周波数領域におけるフェライトの性能指数(μ×Q)/(ΔL/L)を所望の値以上とすることにより、電子ペン用コアとして好適に用いることができる。 In the ferrite composition according to the present embodiment, the ferrite figure of merit (μ × Q) / (ΔL / L) in a frequency region of 500 to 700 kHz is preferably used as an electronic pen core by setting it to a desired value or more. be able to.
一方、500〜700kHzの周波数領域におけるフェライト組成物のQ値、ΔL/L値、透磁率μおよび比抵抗ρの個別の特性が、所定の評価基準を満足しない場合はもとより、満足する場合であっても、500〜700kHzの周波数領域におけるフェライトの性能指数(μ×Q)/(ΔL/L)が所望の値未満となる場合(すなわち、透磁率、Q値およびΔL/L値のバランスが悪い場合)には、電子ペン用コアに用いた場合に十分な感度が得られない等の不具合が生じる場合がある。 On the other hand, the individual characteristics of the ferrite composition Q value, ΔL / L value, permeability μ and specific resistance ρ in the frequency range of 500 to 700 kHz are satisfied as well as not satisfying the predetermined evaluation criteria. However, when the figure of merit (μ × Q) / (ΔL / L) of ferrite in the frequency region of 500 to 700 kHz is less than a desired value (that is, the permeability, Q value, and ΔL / L value are poorly balanced). In some cases, there may be problems such as insufficient sensitivity when used in an electronic pen core.
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、例えば、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−Fe2O3)、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(Mn2O3)、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、例えば、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-described 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)、酸化コバルト(CoO)およびAsを用いることができる。リンについては、リン酸(P2O5)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コバルトについては、主成分の原料の場合と同様とすればよい。Asについては、主成分の原料の場合と同様としてもよく、あるいは、主成分の原料である酸化鉄、酸化亜鉛および酸化マンガン等に不純物として含まれていてもよい。この場合、Asの含有量の異なる種々の酸化鉄等の原料の使用量を調整することでAsの含有量を制御することができる。 As a raw material of the subcomponent, phosphorus (P), zirconium oxide (ZrO 2 ), cobalt oxide (CoO), and As can be used. Phosphorus is preferably used in the form of phosphoric acid (P 2 O 5 ). Zirconium oxide and cobalt oxide may be the same as those of the main component material. As may be the same as that of the main component material, or may be contained as an impurity in the main component material such as iron oxide, zinc oxide, and manganese oxide. In this case, the As content can be controlled by adjusting the amount of raw materials such as various iron oxides having different As contents.
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 air (air), or may be performed in an atmosphere having a higher oxygen partial pressure or in a pure oxygen atmosphere than in the air. 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、例えば、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、例えば、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。 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.
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ら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, it can implement with a various aspect in the range which does not deviate from the summary of this invention. .
例えば、上述した実施形態では、トロイダル型形状もしくは円柱形状とするために、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 or a cylindrical shape, the shape is formed before the main firing, but the shape may be formed (processed) after the main firing.
また、上述した実施形態では、本実施形態に係るフェライト組成物を、電子ペン用フェライトコアとして用いるが、本実施形態に係るフェライト組成物の用途は電子ペン用フェライトコアに制限されることはなく、(μ×Q)/(ΔL/L)が高いことが好ましい用途、例えばRFIDシステム用アンテナコア等のフェライト部としても好適に用いることができる。 In the above-described embodiment, the ferrite composition according to this embodiment is used as a ferrite core for electronic pens, but the application of the ferrite composition according to this embodiment is not limited to the ferrite core for electronic pens. , (Μ × Q) / (ΔL / L) is preferably used as a ferrite part such as an antenna core for an RFID system.
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、Fe2O3、NiO、CuO,ZnO、Mn2O3を準備した。副成分の原料として、P2O5、ZrO2、CoOおよび酸化ヒ素を準備した。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 , CoO and arsenic oxide were prepared as the raw materials for the accessory components. 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=外径18mm、高さ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. This granule is pressure-molded at a pressure of 100 kPa to form a toroidal shaped (dimension = outer diameter 18 mm, inner diameter 10 mm, height 5 mm) and disk shape (dimension = outer diameter 18 mm, height 5 mm). Got the body.
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1〜4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 1-4. The phosphorus (P) content was measured by absorptiometry. Furthermore, the following characteristics evaluation was performed with respect to the sample.
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 MEGOHMMETERMODEL SM−5E)を用いて行った。ρは108Ωm以上を良好とした。結果を表1〜4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 MEGOHMMETERMODEL SM-5E manufactured by TOA Electronics). ρ was determined to be 10 8 Ωm or more. The results are shown in Tables 1-4.
透磁率(μ)
得られたトロイダルコアサンプルに、銅線ワイヤを10ターン巻き付け、LCRメーター(ヒューレットパッカード 4284A)を使用して、初期透過率μを測定した。測定条件としては、測定周波数500kHz、測定温度23℃、測定レベル0.4A/mとした。500kHzにおけるμは500以上を良好とした。結果を表1〜4に示す。
Permeability (μ)
A copper wire was wound around the obtained toroidal core sample for 10 turns, and an initial transmittance μ was measured using an LCR meter (Hewlett Packard 4284A). The measurement conditions were a measurement frequency of 500 kHz, a measurement temperature of 23 ° C., and a measurement level of 0.4 A / m. At 500 kHz, μ was 500 or more. The results are shown in Tables 1-4.
ΔL/L(20℃〜60℃)
得られたトロイダルコアサンプルに、銅線ワイヤを10ターン巻き付け、恒温槽とLCRメーター(ヒューレットパッカード 4284A)を使用して、20℃と60℃でのインダクタンス値(L値)を測定し、その差をΔLとした。また、Lは23℃で測定してΔL/Lを計算した。他の測定条件としては、測定周波数500kHz、測定レベル0.4A/mとした。結果を表1〜4に示す。
ΔL / L (20 ° C-60 ° C)
The obtained toroidal core sample is wound with a copper wire wire for 10 turns, and an inductance value (L value) at 20 ° C. and 60 ° C. is measured using a thermostatic bath and an LCR meter (Hewlett Packard 4284A). Was ΔL. L was measured at 23 ° C. and ΔL / L was calculated. Other measurement conditions were a measurement frequency of 500 kHz and a measurement level of 0.4 A / m. The results are shown in Tables 1-4.
Q
得られたトロイダルコアサンプルに、銅線ワイヤを3ターン巻き付け、LCRメーター(ヒューレットパッカード 4284A)を使用して、Qを測定した。測定条件としては、測定周波数500kHz、測定温度23℃、測定レベル0.4A/mとした。500kHzにおけるQは44以上を良好とした。結果を表1〜4に示す。
Q
A copper wire was wound around the obtained toroidal core sample for 3 turns, and Q was measured using an LCR meter (Hewlett Packard 4284A). The measurement conditions were a measurement frequency of 500 kHz, a measurement temperature of 23 ° C., and a measurement level of 0.4 A / m. The Q at 500 kHz was determined to be 44 or more. The results are shown in Tables 1-4.
なお、表1〜4には、500kHzにおけるフェライトの性能指数(μ×Q)/(ΔL/L)も示した。(μ×Q)/(ΔL/L)は1700以上を良好とした。 Tables 1 to 4 also show the figure of merit (μ × Q) / (ΔL / L) of ferrite at 500 kHz. (Μ × Q) / (ΔL / L) was 1700 or more.
なお、500〜700kHzにおけるフェライトの性能指数(μ×Q)/(ΔL/L)を1700以上とすることにより、電子ペン用コイル部品等の電子部品用フェライト組成物として好適に用いることができる。 In addition, by setting the figure of merit (μ × Q) / (ΔL / L) of ferrite at 500 to 700 kHz to 1700 or more, it can be suitably used as a ferrite composition for electronic parts such as coil parts for electronic pens.
表1〜4より、副成分であるP、ZrO2およびCoOが同時に含有され、またAsの含有量が本発明の範囲内にあり、かつ主成分の含有量が本発明の範囲内である場合には(実施例1〜38)、比抵抗ρが十分に高く、また500kHzにおいて高い透磁率μおよびQ値が得られ、フェライトの性能指数(μ×Q)/(ΔL/L)が1700以上となることが確認できた。 From Tables 1 to 4, when the subcomponents P, ZrO 2 and CoO are contained at the same time, the As content is within the scope of the present invention, and the main component content is within the scope of the present invention. (Examples 1 to 38), the specific resistance ρ is sufficiently high, and high magnetic permeability μ and Q value are obtained at 500 kHz, and the ferrite figure of merit (μ × Q) / (ΔL / L) is 1700 or more. It was confirmed that
これに対し、表1より、P、ZrO2またはCoOの何れかひとつ以上が含有されていない場合、あるいは、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には(比較例1〜7)、500kHzにおけるフェライトの性能指数(μ×Q)/(ΔL/L)が1700以上とならないことが確認された。 On the other hand, from Table 1, when one or more of P, ZrO 2 or CoO is not contained, or when the content of P or ZrO 2 is outside the scope of the present invention (comparison) Examples 1 to 7) It was confirmed that the figure of merit (μ × Q) / (ΔL / L) of ferrite at 500 kHz was not 1700 or more.
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8〜11)には、500kHzにおけるフェライトの性能指数(μ×Q)/(ΔL/L)が1700以上とならないことが確認された。 Further, from Table 2, when the contents of CuO and ZnO are outside the scope of the present invention (Comparative Examples 8 to 11), the ferrite figure of merit (μ × Q) / (ΔL / L) at 1 500 is 1700. It was confirmed that this was not the case.
さらに、表3より、Fe2O3の含有量が本発明の範囲外である場合、Mn2O3の含有量が本発明の範囲外である場合、あるいはFe2O3とMn2O3の合計量が本発明の範囲外である場合には、500kHzにおけるフェライトコアの性能指数(μ×Q)/(ΔL/L)が1700以上とならない(比較例12、14、16、17)、もしくはμが500以上とならない(比較例13、15)ことが確認された。さらに、Fe2O3が多すぎる場合、またはFe2O3とMn2O3の合計量が本発明の範囲外である場合には(比較例12、16、17)、特に比抵抗ρも悪化することが確認された。 Furthermore, from Table 3, when the content of Fe 2 O 3 is outside the scope of the present invention, when the content of Mn 2 O 3 is outside the scope of the present invention, or Fe 2 O 3 and Mn 2 O 3 When the total amount is outside the range of the present invention, the figure of merit (μ × Q) / (ΔL / L) of the ferrite core at 500 kHz does not become 1700 or more (Comparative Examples 12, 14, 16, 17). Alternatively, it was confirmed that μ was not 500 or more (Comparative Examples 13 and 15). Further, if the Fe 2 O 3 is too large, or Fe 2 O 3 and Mn 2 when the total amount of O 3 is outside the scope of the present invention (Comparative Examples 12, 16, 17), in particular the specific resistance ρ It was confirmed that it deteriorated.
さらに、表4より、CoOまたはAsが本発明の範囲外となっている場合には(比較例18〜21)、500kHzにおけるフェライトコアの性能指数が1700以上とならないことが確認された。 Furthermore, from Table 4, when CoO or As is outside the scope of the present invention (Comparative Examples 18 to 21), it was confirmed that the performance index of the ferrite core at 500 kHz does not become 1700 or more.
Claims (3)
前記酸化鉄および前記酸化マンガンの合計含有量が、Fe2O3換算およびMn2O3換算で、50.1モル%以下であることを特徴とするフェライト組成物。 The main components are 47.0 to 49.95 mol% of iron oxide in terms of Fe 2 O 3 , 1.0 to 12.0 mol% of copper oxide in terms of CuO, and 28.0 to 35 in terms of zinc oxide. 0.0 mol%, manganese oxide containing 0.01 to 2.4 mol% in terms of Mn 2 O 3 , the balance being composed of nickel oxide, and as an accessory component with respect to 100 parts by weight of the main component 2 to 65 ppm in terms of phosphorus, 40 to 4500 ppm in terms of zirconium oxide in terms of ZrO 2 , 50 to 2500 ppm in terms of cobalt oxide in terms of CoO, and As is 10 ppm or less,
The ferrite composition, wherein the total content of the iron oxide and the manganese oxide is 50.1 mol% or less in terms of Fe 2 O 3 and Mn 2 O 3 .
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