JP6649799B2 - フェライトコア、およびフェライトコアの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、フェライトコア、およびフェライトコアの製造方法に関する。
ＭｎＺｎ系フェライトは、主にチョークコイル、およびＡＣラインフィルタ等のコアに用いられている。特に、近年の電子機器に用いられるＡＣラインフィルタ等には、１５０ｋＨｚから数ＭＨｚにおいて高いノイズ減衰能力が求められており、ＡＣラインフィルタに用いられるコア磁心には高い比初透磁率及び比初透磁率の周波数安定性が求められる。
そのため、ＭｎＺｎ系フェライトにおいて、比初透磁率を向上させるため様々な検討が進められている。
例えば、特許文献１では、炭素の含有量を０．００５０質量％以下に抑制することによって、１ｋＨｚ〜２００ｋＨｚの周波数帯域における比初透磁率を向上させたＭｎＺｎ系フェライトを開示している。
また、特許文献２では、コア表面とコア内部とのＺｎＯの含有量の差を一定範囲とすることによって、周波数１５０ｋＨｚ程度における初透磁率を向上させたフェライトコアを開示している。
また、特許文献３では、低周波域における透磁率を改善するため、フェライト結晶粒を成長させると共に、ＣａＯの分布を均一化し、さらには結晶粒界に濃化させたＭｎＺｎ系フェライトコアを開示している。
また、特許文献２では、コア表面とコア内部とのＺｎＯの含有量の差を一定範囲とすることによって、周波数１５０ｋＨｚ程度における初透磁率を向上させたフェライトコアを開示している。
また、特許文献３では、低周波域における透磁率を改善するため、フェライト結晶粒を成長させると共に、ＣａＯの分布を均一化し、さらには結晶粒界に濃化させたＭｎＺｎ系フェライトコアを開示している。
しかしながら、特許文献１乃至特許文献３に記載のフェライトでは比初透磁率の値に向上の余地があった。
本発明の目的は、１ｋＨｚにおける比初透磁率の値を向上させ、１５０ｋＨｚ近傍において高いインピーダンス特性を有するフェライト、フェライトコア、およびフェライトコアの製造方法を提供することにある。
本発明の一態様のフェライトは、
主成分として、
Ｆｅ ２ Ｏ ３ の含有量が５１．０ｍｏｌ％以上、５５．０ｍｏｌ％以下、およびＭｎＯの含有量が２２．０ｍｏｌ％以上、２８．０ｍｏｌ％以下であって、残部が実質的にＺｎＯであり、
添加物として、全体質量１００ｍａｓｓ％に対し、ＳｉＯ ２ の含有量が０．００２ｍａｓｓ％以上、０．０１ｍａｓｓ％以下、ＣａＯの含有量が０．０１ｍａｓｓ％以上、０．０３ｍａｓｓ％以下、ＭｏＯ ３ の含有量が０．０１５ｍａｓｓ％以下（０を含む）、およびＢｉ ２ Ｏ ３ の含有量が０．００１ｍａｓｓ％以上、０．０１ｍａｓｓ％以下であり、
焼結後の平均結晶粒径が２５μｍ以上、５０μｍ以下であり、焼結密度が５．０３ｇ／ｃｃ以上、５．０５ｇ／ｃｃ以下である。
主成分として、
Ｆｅ ２ Ｏ ３ の含有量が５１．０ｍｏｌ％以上、５５．０ｍｏｌ％以下、およびＭｎＯの含有量が２２．０ｍｏｌ％以上、２８．０ｍｏｌ％以下であって、残部が実質的にＺｎＯであり、
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焼結後の平均結晶粒径が２５μｍ以上、５０μｍ以下であり、焼結密度が５．０３ｇ／ｃｃ以上、５．０５ｇ／ｃｃ以下である。
本発明の他の態様のフェライトコアは、本発明の一態様のフェライトで構成されたフェライトコアであって、磁路に垂直な断面積が１０ｍｍ２以上、８０ｍｍ２以下である。
本発明の他の態様のフェライトコアの製造方法は、
主成分として、
Ｆｅ ２ Ｏ ３ の含有量が５１．０ｍｏｌ％以上、５５．０ｍｏｌ％以下、およびＭｎＯの含有量が２２．０ｍｏｌ％以上、２８．０ｍｏｌ％以下であって、残部が実質的にＺｎＯであり、
添加物として、全体質量１００ｍａｓｓ％に対し、ＳｉＯ ２ の含有量が０．００２ｍａｓｓ％以上、０．０１ｍａｓｓ％以下、ＣａＯの含有量が０．０１ｍａｓｓ％以上、０．０３ｍａｓｓ％以下、ＭｏＯ ３ の含有量が０．０１５ｍａｓｓ％以下（０を含む）、およびＢｉ ２ Ｏ ３ の含有量が０．００１ｍａｓｓ％以上、０．０１ｍａｓｓ％以下であるフェライトから構成されるフェライトコアを製造するための、混合工程、仮焼工程、解砕工程、成形工程、および焼結工程を含むフェライトコアの製造方法であって、
前記混合工程において、原料粉末の混合粒径Ｄ５０を０．５０μｍ以上、０．６８μｍ以下に混合する工程を含む。
主成分として、
Ｆｅ ２ Ｏ ３ の含有量が５１．０ｍｏｌ％以上、５５．０ｍｏｌ％以下、およびＭｎＯの含有量が２２．０ｍｏｌ％以上、２８．０ｍｏｌ％以下であって、残部が実質的にＺｎＯであり、
添加物として、全体質量１００ｍａｓｓ％に対し、ＳｉＯ ２ の含有量が０．００２ｍａｓｓ％以上、０．０１ｍａｓｓ％以下、ＣａＯの含有量が０．０１ｍａｓｓ％以上、０．０３ｍａｓｓ％以下、ＭｏＯ ３ の含有量が０．０１５ｍａｓｓ％以下（０を含む）、およびＢｉ ２ Ｏ ３ の含有量が０．００１ｍａｓｓ％以上、０．０１ｍａｓｓ％以下であるフェライトから構成されるフェライトコアを製造するための、混合工程、仮焼工程、解砕工程、成形工程、および焼結工程を含むフェライトコアの製造方法であって、
前記混合工程において、原料粉末の混合粒径Ｄ５０を０．５０μｍ以上、０．６８μｍ以下に混合する工程を含む。
本発明は、１ｋＨｚにおける比初透磁率を向上させ、１５０ｋＨｚ近傍において高いインピーダンス特性を有することができる。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。
［１．フェライト］
本発明の実施形態に係るフェライトは、焼結後の主成分として、Ｆｅ２Ｏ３（酸化鉄（III））、およびＭｎＯ（酸化マンガン）を含み、残部が実質的にＺｎＯ（酸化亜鉛）で構成されている。また、本発明の実施形態に係るフェライトは、添加物として、ＳｉＯ２（二酸化ケイ素）、ＣａＯ（酸化カルシウム）、ＭｏＯ３（酸化モリブデン）、およびＢｉ２Ｏ３（酸化ビスマス）を含んでいる。
本発明の実施形態に係るフェライトは、焼結後の主成分として、Ｆｅ２Ｏ３（酸化鉄（III））、およびＭｎＯ（酸化マンガン）を含み、残部が実質的にＺｎＯ（酸化亜鉛）で構成されている。また、本発明の実施形態に係るフェライトは、添加物として、ＳｉＯ２（二酸化ケイ素）、ＣａＯ（酸化カルシウム）、ＭｏＯ３（酸化モリブデン）、およびＢｉ２Ｏ３（酸化ビスマス）を含んでいる。
具体的には、Ｆｅ２Ｏ３の含有量は、５１．０ｍｏｌ％以上、５５．０ｍｏｌ％以下である。また、Ｆｅ２Ｏ３の含有量は、５２．０ｍｏｌ％以上、５３．０ｍｏｌ％以下であることが好ましい。これは、室温付近の初透磁率を高めるためである。
ＭｎＯの含有量は、２２．０ｍｏｌ％以上、２８．０ｍｏｌ％以下である。また、ＭｎＯの含有量は、２４．０ｍｏｌ％以上、２６．０ｍｏｌ％以下であることが好ましい。これは、室温付近の初透磁率を高めるためである。
ＳｉＯ２の含有量は、フェライト全体の質量を１００ｍａｓｓ％とした場合に、０．００２ｍａｓｓ％以上、０．０１ｍａｓｓ％以下である。これは、ＳｉＯ２の含有量が０．００２ｍａｓｓ％未満の場合、フェライトの周波数特性が劣化するためである。一方、ＳｉＯ２の含有量が０．０１ｍａｓｓ％を超えると、フェライトの初透磁率が低下するためである。
ＣａＯの含有量は、フェライト全体の質量を１００ｍａｓｓ％とした場合に、０．０１ｍａｓｓ％以上、０．０３ｍａｓｓ％以下である。これは、ＣａＯの含有量が０．０１ｍａｓｓ％未満の場合、フェライトの周波数特性が劣化するためである。一方、ＣａＯの含有量が０．０３ｍａｓｓ％を超えると、フェライトの初透磁率が低下するためである。
ＭｏＯ３は、フェライト全体の質量を１００ｍａｓｓ％とした場合に、０．００１ｍａｓｓ％以上、０．１ｍａｓｓ％以下を添加することが好ましい。これは、ＭｏＯ３の含有量が０．００１ｍａｓｓ％未満の場合、結晶粒径の均一な焼結体を得られず、周波数特性が低下するためである。一方、ＭｏＯ３の含有量が０．１ｍａｓｓ％を超えると、原料粉末を焼結した際に空孔が多く発生し、焼結密度、および初透磁率が低下するためである。なお、フェライトの焼結後におけるＭｏＯ３の含有量は、焼結後のフェライト全体の質量を１００ｍａｓｓ％とした場合に、実質的に０．０１５ｍａｓｓ％以下（０を含む）であることが好ましい。
Ｂｉ２Ｏ３は、フェライトに添加することで、フェライトの結晶粒を成長させる効果を有している。フェライトの結晶粒を成長させることにより、１ｋＨｚにおける比初透磁率の値を高めることができる。一方、Ｂｉ２Ｏ３は、フェライトの結晶粒径を不均一にする効果も有している。したがって、Ｂｉ２Ｏ３の添加量は、最小限に抑えつつフェライトの結晶粒径を成長させることが望ましい。そのため、Ｂｉ２Ｏ３の含有量は、０．００１ｍａｓｓ％以上、０．０１ｍａｓｓ％以下であることが好ましい。これは、Ｂｉ２Ｏ３の含有量が０．０１ｍａｓｓ％を超えると、粗大な結晶粒が多く発生し、結晶粒径の不均一性を生じさせるため、初透磁率を高める一方でフェライトの周波数特性が低下するためである。
次に、焼結後のフェライトについて説明する。
焼結後のフェライトの平均結晶粒径は、２５μｍ以上、５０μｍ以下である。これは、焼結後のフェライトの平均結晶粒径が２５μｍよりも小さくなると、フェライトの初透磁率が低下するためである。一方、焼結後のフェライトの平均結晶粒径が５０μｍを超えると、フェライトは渦電流損失の影響を大きく受け、周波数特性が低下するためである。そのため、フェライトの平均結晶粒径は、３０μｍ以上、４０μｍ以下であることが好ましい。
焼結後のフェライトの結晶粒径のバラツキは、０．４以上、０．８以下である。これは、フェライトの結晶粒径のバラツキを０．４未満にすることは、製造上困難なためである。一方、フェライトの結晶粒径のバラツキが０．８を超えると、フェライトの周波数特性が劣化するためである。そのため、フェライトの結晶粒径のバラツキは、０．５以上、０．７以下であることが好ましい。
焼結後のフェライトコアの焼結密度は、５．０３ｇ／ｃｃ以上、５．０５ｇ／ｃｃ以下である。
［２．フェライトコア］
次に、本発明の実施形態に係るフェライトコア、およびフェライトコアの製造方法について説明する。図１は、本発明の実施形態に係るフェライトコアの製造方法の流れを示すフローチャートである。
次に、本発明の実施形態に係るフェライトコア、およびフェライトコアの製造方法について説明する。図１は、本発明の実施形態に係るフェライトコアの製造方法の流れを示すフローチャートである。
本発明のフェライトコアの製造方法は、混合工程、仮焼工程、解砕工程、成形工程、および焼結工程を含んでいる。
混合工程においては、まず、Ｆｅ２Ｏ３を５１．０ｍｏｌ％以上、５５．０ｍｏｌ％以下、ＭｎＯを２２．０ｍｏｌ％以上、２８．０ｍｏｌ％以下、ＺｎＯを１７ｍｏｌ％以上、２７．０ｍｏｌ％以下となるように各原料粉末を秤量する。次に、各原料粉末を混合し、混合粉末を生成する（ステップＳ１０１）。なお、以下では、混合粉末のメジアン径Ｄ５０を混合粒径Ｄ５０と称し、混合粉末のメジアン径Ｄ９０を混合粒径Ｄ９０と称する。
具体的には、混合工程において、混合粒径Ｄ５０が０．５０μｍ以上、０．６８μｍ以下になるまで原料粉末を混合する。これは、混合粒径Ｄ５０を０．５０μｍ未満にすることは、長時間の混合が必要になるので製造上困難なためである。一方、混合粒径Ｄ５０が０．６８μｍを超えると、後の工程において仮焼粉のスピネル率が低下したり、焼結後の焼結密度が低下したりするためである。なお、混合粒径Ｄ５０が０．５０μｍ以上、０．６８μｍ以下の時の混合粒径Ｄ９０は、０．６８μｍ以上、１．４１μｍ以下である。
仮焼工程においては、混合工程において混合した混合粉末を、例えば、８５０℃で２時間仮焼きして仮焼粉を生成する（ステップＳ１０２）。
解砕工程においては、ＳｉＯ２を、全体質量１００ｍａｓｓ％に対し、０．０１ｍａｓｓ％以下（０を含む）仮焼粉に添加する。ここで、ＳｉＯ２の添加量は、０．００１ｍａｓｓ％以上、０．０１０ｍａｓｓ％以下であることが好ましい。
また、ＣａＯを、全体質量１００ｍａｓｓ％に対し、０．０１ｍａｓｓ％以上、０．０３ｍａｓｓ％以下仮焼粉に添加する。
さらに、ＭｏＯ３を、全体質量１００ｍａｓｓ％に対し、０．１ｍａｓｓ％以下仮焼粉に添加する。ここで、ＭｏＯ３の添加量は、０．００１ｍａｓｓ％以上、０．１００ｍａｓｓ％以下であることが好ましく、０．０６ｍａｓｓ％以上、０．１ｍａｓｓ％以下であることがさらに好ましい。これは、Ｂｉ２Ｏ３を含有している状態で、ＭｏＯ３の添加量が０．００１ｍａｓｓ％未満の場合、結晶粒径の均一な焼結体を得られず、周波数特性が低下するためであり、０．１ｍａｓｓ％よりも多く添加してしまうと、焼結密度が低下し、比初透磁率が低下するからである。
さらにまた、Ｂｉ２Ｏ３は、フェライトに添加することで結晶粒を成長させる効果を有する一方、結晶粒径を不均一にする効果も有しているため、全体質量１００ｍａｓｓ％に対し０．００１ｍａｓｓ％以上、０．０１ｍａｓｓ％以下であることが好ましい。
各添加物を添加した後、仮焼粉を解砕して解砕粉末を生成する（ステップＳ１０３）。以下では、解砕粉末のメジアン径Ｄ５０を解砕粒径Ｄ５０と称する。
具体的には、解砕工程において、解砕粒径Ｄ５０が０．５μｍ以上、かつ０．８μｍ以下になるまで仮焼粉を解砕する。これは、解砕粒径Ｄ５０を０．５μｍ未満にすることは、長時間の解砕が必要になり製造上困難なためである。一方、解砕粒径Ｄ５０が０．８μｍを超えると後の工程において結晶粒の成長が不十分となり、焼結後のフェライトの初透磁率が低下するためである。また、解砕粒径Ｄ５０は、０．５５μｍ以上、０．７０μｍ以下であることが好ましい。具体的には、解砕粒径Ｄ５０を０．８μｍ未満にすることで、焼結後のフェライトの平均結晶粒径Ｘを２５μｍ以上、５０μｍ以下にすることができる。この時、結晶粒径の標準偏差をσとすると、０．４≦σ／Ｘ≦０．８の関係が成り立つ。すなわち、本発明のフェライトでは、結晶粒径の不均一さを示すσ／Ｘが小さくなり、焼結後のフェライトコアにおいて結晶粒径の均一な組織が得られる。
成形工程においては、解砕粉末を所定の形状、例えば、外形が１９ｍｍ、内径が１３ｍｍ、高さが１１ｍｍのトロイダル型のコアに成形する（ステップＳ１０４）。
焼結工程においては、例えば、１３００℃で所定の時間だけ焼結することによって焼結体を得る（ステップＳ１０５）。焼結後のトロイダル型に成形したフェライトコアの磁路に垂直な断面積は、１０ｍｍ２以上、８０ｍｍ２以下である。
具体的には後述するが、本発明は、混合工程において、混合粒径Ｄ５０を細かくすることで、仮焼時の反応を促進し、仮焼粉におけるスピネル率が向上する。また、本発明は、解砕工程において、解砕粒径Ｄ５０を細かくすることで、焼結時における結晶粒の成長を促し、より均一で大きな結晶粒径を有するフェライトコアを得ることができる。さらに、本発明は、結晶粒の不均一性を招きやすいＢｉ２Ｏ３の添加量を最小限に抑え、かつＰ（リン）等を添加しないので粗大な結晶粒が少なくなる。その結果、本発明は渦電流の影響を抑制し、かつ周波数特性を向上させることができる。
以下、実施例に基づいて、本発明を具体的に説明する。
［特性の評価方法］
まず、特性の評価に使用するフェライトコアについて説明する。本発明の実施例、および比較例のフェライトコアは、外形が１９ｍｍ、内径が１３ｍｍ、および高さが１１ｍｍのトロイダル型のフェライトコアである。このフェライトコアに線径が０．２６ｍｍの導線を１０回巻きつけて試料を作成し、インピーダンスアナライザ（ヒューレットパッカード ４１９４Ａ）を使用して比初透磁率μ’、インピーダンス特性Ｚ（Ω）を測定した。なお、測定の際の電流値は０．２ｍＡである。
まず、特性の評価に使用するフェライトコアについて説明する。本発明の実施例、および比較例のフェライトコアは、外形が１９ｍｍ、内径が１３ｍｍ、および高さが１１ｍｍのトロイダル型のフェライトコアである。このフェライトコアに線径が０．２６ｍｍの導線を１０回巻きつけて試料を作成し、インピーダンスアナライザ（ヒューレットパッカード ４１９４Ａ）を使用して比初透磁率μ’、インピーダンス特性Ｚ（Ω）を測定した。なお、測定の際の電流値は０．２ｍＡである。
また、トロイダルコアの磁路の断面中央を金属顕微鏡で観察し、隣接する１００個の結晶粒について、対象となる結晶粒と体積が等しい球の円の直径を結晶粒径として測定した。さらに、測定した１００個の結晶粒径の、平均値、標準偏差、およびバラツキを算出した。
［実施例と比較例の比較］
（比初透磁率、およびインピーダンス特性）
実施例１、実施例２、および比較例１のトロイダルコアの作成条件について説明する。表１は、実施例１、実施例２、および比較例１のフェライトの主成分、添加物、混合粒径、および解砕粒径を示している。
（比初透磁率、およびインピーダンス特性）
実施例１、実施例２、および比較例１のトロイダルコアの作成条件について説明する。表１は、実施例１、実施例２、および比較例１のフェライトの主成分、添加物、混合粒径、および解砕粒径を示している。
実施例１は、主成分として、Ｆｅ２Ｏ３を５２．２５ｍｏｌ％、ＭｎＯを２４．９４ｍｏｌ％、およびＺｎＯを２２．８１ｍｏｌ％含んでいる。また、実施例１は、添加物として、焼結前のフェライトコアの全体の質量を１００ｍａｓｓ％とした場合に、ＳｉＯ２を０．００２ｍａｓｓ％、ＣａＯを０．０２６ｍａｓｓ％、ＭｏＯ３を０．０７１ｍａｓｓ％、およびＢｉ２Ｏ３を０．００７ｍａｓｓ％添加している。さらに、実施例１は、混合工程において、混合粉末の混合粒径Ｄ５０を０．５９μｍ、および混合粒径Ｄ９０を１．０４μｍに混合している。さらにまた、実施例１は、解砕工程において、解砕粉末の解砕粒径Ｄ５０を０．６６μｍに解砕している。
実施例２は、主成分として、Ｆｅ２Ｏ３を５２．２５ｍｏｌ％、ＭｎＯを２４．９５ｍｏｌ％、およびＺｎＯを２２．８０ｍｏｌ％含んでいる。すなわち、実施例２における主成分の配合比は、実質的に実施例１と同等である。また、実施例２は、添加物として、焼結前のフェライトコアの全体の質量を１００ｍａｓｓ％とした場合に、ＳｉＯ２を０．００３ｍａｓｓ％、ＣａＯを０．０２１ｍａｓｓ％、ＭｏＯ３を０．０８５ｍａｓｓ％、およびＢｉ２Ｏ３を０．００４ｍａｓｓ％添加している。さらに、実施例２は、混合工程において、混合粉末の混合粒径Ｄ５０を０．５７μｍ、および混合粒径Ｄ９０を０．８８μｍに混合している。すなわち、実施例２は、混合工程において、実施例１よりも混合粉末を細かく混合している。さらにまた、実施例２は、解砕工程において、解砕粉末の解砕粒径Ｄ５０を０．６３μｍに解砕している。すなわち、実施例２は、解砕工程において、実施例１よりも解砕粉末を細かく解砕している。
比較例１は、主成分として、Ｆｅ２Ｏ３を５２．２１ｍｏｌ％、ＭｎＯを２５．０２ｍｏｌ％、およびＺｎＯを２２．７７ｍｏｌ％含んでいる。すなわち、比較例１における主成分の配合比は、実施例１、および実施例２と同等である。また、比較例１は、添加物として、焼結前のフェライトコアの全体の質量を１００ｍａｓｓ％とした場合に、ＳｉＯ２を０．００３ｍａｓｓ％、ＣａＯを０．０２１ｍａｓｓ％、ＭｏＯ３を０．０９８ｍａｓｓ％、およびＢｉ２Ｏ３を０．０４２ｍａｓｓ％添加している。すなわち、比較例１は、実施例１、および実施例２に比べて、Ｂｉ２Ｏ３を過剰に含んでいる。さらに、比較例１は、混合工程において、混合粉末の混合粒径Ｄ５０を０．７５μｍ、および混合粒径Ｄ９０を１．５２μｍに混合している。すなわち、比較例１は、実施例１、および実施例２に比べて混合粉末を粗く混合している。さらにまた、比較例１は、解砕工程において、解砕粉末の解砕粒径Ｄ５０を０．８８μｍに解砕している。すなわち、比較例１は、実施例１、および実施例２に比べて解砕粉末を粗く解砕している。
したがって、実施例１、実施例２、および比較例１を比較すると、混合粒径Ｄ５０、混合粒径Ｄ９０、および解砕粒径Ｄ５０の値が異なっている。
次に、実施例１、実施例２、および比較例１の焼結密度、結晶粒径、結晶粒径の標準偏差、および結晶粒径のばらつきについて説明する。
表２は、実施例１、実施例２、および比較例１の焼結密度（ｇ／ｃｃ）、焼結後の結晶粒径（μｍ）、結晶粒径の標準偏差、および結晶粒径のばらつきを示している。
表２に示すように、実施例１、実施例２、および比較例１の焼結密度は、それぞれ、５．０５ｇ／ｃｃ、５．０４ｇ／ｃｃ、５．０２ｇ／ｃｃである。また、実施例１、実施例２、および比較例１の結晶粒径は、それぞれ、３４．６μｍ、３３．４μｍ、および２７．０μｍである。すなわち、実施例１、および実施例２のフェライトコアは、比較例１のフェライトコアと比べて、結晶粒径が大きく、かつ高密度に焼結されている。この結果は、混合粒径、および解砕粒径を細かくすることによって、結晶粒径が大きく、かつ高密度に焼結されたフェライトコアを得ることができることを示している。
実施例１、実施例２、および比較例１の標準偏差σは、それぞれ、２２．９、１９．１、および１４．０である。また、実施例１、実施例２、および比較例１の結晶粒径をＸとした時の結晶粒径のばらつきσ／Ｘは、それぞれ、０．６６、０．５７、および０．５２である。結晶粒径のばらつきに関しては、実施例１、実施例２、および比較例１は、それぞれ、０．４≦σ／Ｘ≦０．８の関係を満たしている。
図２は、実施例１、実施例２、および比較例１の比初透磁率μ’と、インピーダンスＺ（Ω）の周波数特性を示すグラフである。
図２において、第１の比初透磁率１１、第２の比初透磁率２１、および第３の比初透磁率３１は、それぞれ、実施例１、実施例２、および比較例１の比初透磁率の周波数特性を示している。また、図２において、第１のインピーダンス特性１２、第２のインピーダンス特性２２、および第３のインピーダンス特性３２は、それぞれ、実施例１、実施例２、および比較例１のインピーダンスの周波数特性を示している。
実施例１、および実施例２は、第１の比初透磁率１１、および第２の比初透磁率１２に示すように、１ｋＨｚにおいて、１３５００以上の高い比初透磁率を有している。それに対して、比較例１は、第３の比初透磁率１３に示すように、１ｋＨｚにおける比初透磁率が１３５００未満である。この結果は、混合粒径、および解砕粒径を細かくすることによって、１ｋＨｚにおける比初透磁率が向上することを意味している。
実施例１、および実施例２は、第１のインピーダンス特性１２、および第２のインピーダンス特性２２に示すように、１５０ｋＨｚにおいて、１０５０Ω以上の高いインピーダンスを有している。それに対し、比較例１は、第３のインピーダンス特性３２に示すように、１５０ｋＨｚにおけるインピーダンスが１０５０Ω未満である。この結果は、混合粒径、および解砕粒径を細かくすることによって、１５０ｋＨｚにおけるインピーダンスが向上することを意味している。
次に、混合粒径と焼結密度の関係について説明する。
表３は、実施例３、実施例４、実施例５、実施例６、および比較例２の混合粒径（μｍ）、焼結密度（ｇ／ｃｃ）、スピネル率、比初透磁率、およびインピーダンス（Ω）を示している。
表３に示されているように、実施例３〜６、および比較例２の主成分、および添加物の含有量は同じである。具体的には、実施例３〜６、および比較例２は、主成分として、Ｆｅ２Ｏ３を５２．２２ｍｏｌ％、ＭｎＯを２４．９４ｍｏｌ％、およびＺｎＯを２２．８４ｍｏｌ％含んでいる。また、実施例３〜６、および比較例２は、添加物として、フェライトコアの全体の質量を１００ｍａｓｓ％とした場合に、ＳｉＯ２を０．００３ｍａｓｓ％、ＣａＯを０．０１９ｍａｓｓ％、ＭｏＯ３を０．０８７ｍａｓｓ％、Ｂｉ２Ｏ３を０．００４ｍａｓｓ％含んでいる。
実施例３〜６、および比較例２は、同等の量の主成分、および添加物を秤量し、それぞれ、混合粒径を変えてフェライトコアを作成し、焼結密度の評価を行った。各例の混合粒径は以下の通りである。
・実施例３の混合粒径Ｄ５０は０．５１μｍであり、混合粒径Ｄ９０は０．６６μｍである。
・実施例４の混合粒径Ｄ５０は０．５７μｍであり、混合粒径Ｄ９０は０．８８μｍである。
・実施例５の混合粒径Ｄ５０は０．６２μｍであり、混合粒径Ｄ９０は１．１３μｍである。
・実施例６の混合粒径Ｄ５０は０．６８μｍであり、混合粒径Ｄ９０は１．４１μｍである。
・比較例２の混合粒径Ｄ５０は０．８９μｍであり、混合粒径Ｄ９０は２．２１μｍである。
・実施例４の混合粒径Ｄ５０は０．５７μｍであり、混合粒径Ｄ９０は０．８８μｍである。
・実施例５の混合粒径Ｄ５０は０．６２μｍであり、混合粒径Ｄ９０は１．１３μｍである。
・実施例６の混合粒径Ｄ５０は０．６８μｍであり、混合粒径Ｄ９０は１．４１μｍである。
・比較例２の混合粒径Ｄ５０は０．８９μｍであり、混合粒径Ｄ９０は２．２１μｍである。
実施例３〜６、および比較例２の焼結密度について説明する。実施例３の焼結密度は５．０３７ｇ／ｃｃである。実施例４の焼結密度は５．０３６ｇ／ｃｃである。実施例５の焼結密度は５．０３４ｇ／ｃｃである。実施例６の焼結密度は５．０３０ｇ／ｃｃである。比較例２の焼結密度は５．０２７ｇ／ｃｃである。この結果は、混合粒径が細かいほど、焼結密度が高くなることを示している。
ここで、混合粒径を微細化することによって焼結密度が高くなる理由について説明する。通常、原料粉末には粒度分布があるので平均の粒径よりも大きな粒子が存在する。大きな粒子の場合、焼結時の反応が遅くなるため、予熱の際に反応しない場合がある。そのため、本発明は、混合工程において、混合粉末を細かく混合することで粒度分布を狭くしている。これは、粒度分布を小さくすることで、平均の粒径よりも大きな粒子が少なくなり予熱の温度、および時間を変更することなくスピネル化反応を促進させることができるためである。その結果、本発明はフェライトコアの焼結密度を高めることができる。
次に、実施例３〜６、および比較例２のスピネル化率について説明する。実施例３のスピネル化率は５９．４である。実施例４のスピネル化率は５８．３である。実施例５のスピネル化率は４９．９である。実施例６のスピネル化率は３８．５である。比較例２のスピネル化率は２８．７である。この結果は、混合粒径を微細化することによって、スピネル化反応が促進されていることを示している。なお、本発明におけるスピネル化率とは、ヘマタイトとスピネルを合わせた全量に対するスピネルの割合を意味する。具体的には、本発明におけるフェライトコアの主成分であるＦｅ２Ｏ３、ＭｎＯ、およびＺｎＯを混合し、仮焼きすると、温度の上昇とともにスピネルが生成される。すなわち、仮焼後の仮焼粉末にはヘマタイトとスピネルが混在している。
次に、実施例３〜６、および比較例２の比初透磁率について説明する。表３に示すように、実施例３の１ｋＨｚにおける比初透磁率は１４２００である。実施例４の１ｋＨｚにおける比初透磁率は１４１００である。実施例５の１ｋＨｚにおける比初透磁率は１３９００である。実施例６の１ｋＨｚにおける比初透磁率は１３５００である。比較例２の１ｋＨｚにおける比初透磁率は１３１００である。すなわち、実施例３〜６は、１ｋＨｚの周波数帯域において、１３５００以上の高いインピーダンスを有している。この結果は、混合粒径が小さく、かつ焼結密度が高いフェライトコアは、高い比初透磁率を有することを意味している。また、表３に示すように、混合粒径Ｄ５０が０．６８μｍを超えると、比初透磁率が低下することが示されている。また、焼結密度が５．０３０ｇ／ｃｃ未満となると比初透磁率が低下することが示されている。
次に、実施例３〜６、および比較例２のインピーダンス特性について説明する。実施例３の１５０ｋＨｚにおけるインピーダンスは１１６０Ωである。実施例４の１５０ｋＨｚにおけるインピーダンスは１１６０Ωである。実施例５の１５０ｋＨｚにおけるインピーダンスは１１４０Ωである。実施例６の１５０ｋＨｚにおけるインピーダンスは１１１０Ωである。比較例２の１５０ｋＨｚにおけるインピーダンスは１０９０Ωである。すなわち、実施例３〜６は、１５０ｋＨｚの周波数帯域において、１１００Ω以上の高いインピーダンスを有している。この結果は、混合粒径が小さく、焼結密度が高いフェライトコアは、高いインピーダンスを有することを意味している。
以上、本発明を、実施形態、および実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態、および実施例に限定されるものではない。本発明の構成や詳細は、請求項に記載された本発明の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
１１・・・第１の比初透磁率
１２・・・第１のインピーダンス特性
２１・・・第２の比初透磁率
２２・・・第２のインピーダンス特性
３１・・・第３の比初透磁率
３２・・・第３のインピーダンス特性
１２・・・第１のインピーダンス特性
２１・・・第２の比初透磁率
２２・・・第２のインピーダンス特性
３１・・・第３の比初透磁率
３２・・・第３のインピーダンス特性
Claims (5)
- 主成分として、
Ｆｅ２Ｏ３の含有量が５１．０ｍｏｌ％以上、５５．０ｍｏｌ％以下、およびＭｎＯの含有量が２２．０ｍｏｌ％以上、２８．０ｍｏｌ％以下であって、残部が実質的にＺｎＯであり、
添加物として、全体質量１００ｍａｓｓ％に対し、ＳｉＯ２の含有量が０．００２ｍａｓｓ％以上、０．０１ｍａｓｓ％以下、ＣａＯの含有量が０．０１ｍａｓｓ％以上、０．０３ｍａｓｓ％以下、ＭｏＯ３の含有量が０．０１５ｍａｓｓ％以下（０を含む）、およびＢｉ２Ｏ３の含有量が０．００１ｍａｓｓ％以上、０．０１ｍａｓｓ％以下であり、
焼結後の平均結晶粒径が２５μｍ以上、５０μｍ以下であり、
焼結密度が５．０３ｇ／ｃｃ以上、５．０５ｇ／ｃｃ以下のフェライトで構成されたフェライトコアであり、
磁路に垂直な断面積が１０ｍｍ ２ 以上、８０ｍｍ ２ 以下である、フェライトコア。 - 前記平均結晶粒径をＸ、結晶粒径の標準偏差をσと表した場合に、
０．４≦σ／Ｘ≦０．８の関係が成り立つ、請求項１に記載のフェライトコア。 - 主成分として、
Ｆｅ２Ｏ３の含有量が５１．０ｍｏｌ％以上、５５．０ｍｏｌ％以下、およびＭｎＯの含有量が２２．０ｍｏｌ％以上、２８．０ｍｏｌ％以下であって、残部が実質的にＺｎＯであり、
添加物として、全体質量１００ｍａｓｓ％に対し、ＳｉＯ２の含有量が０．００２ｍａｓｓ％以上、０．０１ｍａｓｓ％以下、ＣａＯの含有量が０．０１ｍａｓｓ％以上、０．０３ｍａｓｓ％以下、ＭｏＯ３の含有量が０．０１５ｍａｓｓ％以下（０を含む）、およびＢｉ２Ｏ３の含有量が０．００１ｍａｓｓ％以上、０．０１ｍａｓｓ％以下であるフェライトから構成されるフェライトコアを製造するための、混合工程、仮焼工程、解砕工程、成形工程、および焼結工程を含むフェライトコアの製造方法であって、
前記混合工程において、原料粉末の混合粒径Ｄ５０を０．５０μｍ以上、０．６８μｍ以下に混合する工程を含み、
焼結後の前記フェライトコアの磁路に垂直な断面積が１０ｍｍ ２ 以上、８０ｍｍ ２ 以下である、フェライトコアの製造方法。 - 前記解砕工程において仮焼結された前記原料粉末の解砕粒径Ｄ５０を０．５μｍ以上、０．８μｍ以下に解砕する工程を含む、請求項３に記載のフェライトコアの製造方法。
- 前記解砕工程において仮焼結された前記原料粉末の質量１００ｍａｓｓ％に対し、添加物として、ＭｏＯ３を０．００１ｍａｓｓ％以上、０．１００ｍａｓｓ％以下添加する工程を含む、請求項３または４に記載のフェライトコアの製造方法。
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