JPH02137301A

JPH02137301A - インダクタ用磁心及びインダクタデバイス

Info

Publication number: JPH02137301A
Application number: JP63290187A
Authority: JP
Inventors: Takeyoshi Ikeda; 池田　勇悦; Motoi Kumagai; 熊谷　基
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1988-11-18
Filing date: 1988-11-18
Publication date: 1990-05-25
Anticipated expiration: 2010-03-15
Also published as: JPH0724243B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、固定コイルやフィルターなどのインダクタ用
磁心及び該インダクタ用磁心を用いた樹脂外装インダク
タデバイスに関するものである。

さらに詳しくいえば、本発明は応力変動に対してインダ
クタンスの変化が小さい磁心あるいは応力の増大と共に
インダクタンスが増加する磁心、及び該磁心を用いた、
応力変動に対してインダクタンス変化の小さい、あるい
は温度特性の良好な樹脂外装インダクタデバイスに関す
るものである。

従来の技術テレビ、ビデオレコーダー、自動車電話等の電子機器に
は、インダクタデバイスとして酸化物磁性材料であるフ
ェライトコアを磁心とするフィルターや固定コイルが多
く用いられている。この固定コイルやフィルターでは機
械的強度の確保、耐湿性の向上、保形性の維持などを目
的としてドラム塁なとの磁心に巻線を施した後に樹脂の
塗装や成をの外装が行われる。

しかし、このように樹脂外装材の施された固定コイルや
フィルター等のインダクタデバイスでは、外装材の硬化
、収縮に伴う応力変化により、インダクタンスの変動を
生じるが、この変動状態は外装樹脂量や硬化温度等の製
造条件により左右されるのでインダクタンスにバラツキ
が生じるのを避けられず、そのためにインダクタンス公
差の小さい高精度のものが得られないという欠点があつ
Ｉ；。

したがって、応力変動に対してインダクタンス変化の小
さい磁心の開発が望まれているが、未だに実現されては
いない一方、樹脂外装インダクタデバイスのインダクタンスの
温度特性は、温度が上昇するにつれて外装樹脂の方が磁
心よりも熱膨張係数が大きいことから樹脂による締め付
は応力が低下して、応力により低下していた磁心のイン
ダクタンスが増加する上に、フェライト系などの通常の
磁心は温度上昇につれてインダクタンスが増加するので
、両方相まって温度係数が大きくなり信頼性が低下する
という欠点があった。

したがって、応力の増大に対してインダクタンスが増加
する磁心が実現できれば、温度の上昇により樹脂による
締め付は応力が低下してインダクタンスが減少するので
、前記の磁心の温度上昇につれてのインダクタンス増加
と相殺し合って、温度係数が小さくなり、実用上温度に
対して信頼性の高いインダクタデバイスが製造できるが
、このような磁心は未だ実現されてはいない。

これらの欠点をを改良するために、磁心形状を大型化し
たり、磁心にバッファコート樹脂を塗装して応力の吸収
をはかったりしてきたが、これらは、いずれも電子機器
の小型化、低コスト化等の設計要求に反することになる
上に、このようにしてもインダクタンスのバラツキや温
度特性の問題を完全に解消することはできなかった。

発明が解決しようとする課題本発明は、このような従来のインダクタ用磁心及びそれ
を用いたインダクタデバイスのもつ欠点を克服し、樹脂
外装の応力変動に対してインダクタンス変化の小さい磁
心あるいは応力の増大に対してインダクタンスの増加す
る磁心及び該磁心を用いたインダクタンスのバラツキの
小さい高精度インダクタデバイスあるいは温度特性の優
れた高信頼性インダクタデバイスを提供することを目的
としてなされたものである。

課題を解決するための手段本発明者らは、前記の好ましい特性を有するインダクタ
用磁心及び該磁心を用いたインダクタデバイスを開発す
るために種々研究を重ねた結果、応力変動に対してイン
ダクタンス変化の小さい磁心あるいは応力の増大に対し
てインダクタンスが増加する磁心を用いることにより、
その目的を達成しうろこと及びＺｎＯを含有し、Ｆｅ、
Ｏ，が常用のものより不足側にある特定のフェライト系
組成物で５ｉＯ１を含有したものがこのような性質を有
することを見出し、この知見に基づいて本発明を完成す
るに至った。

すなわち、本発明は、酸化物としてＦｅ、０．３０〜４
８．５モル％、Ｚｎ０１０〜３６モル％、ＣｕＯ０〜１
５モル％、Ｃｏｏ　０〜１モル％及びＮｉＯ６０モル％
以下から成る基本成分と基本成分の全量を基準にして、
５ｉＯ１０，５〜２０重量％を含有し、　Ｚｎ、ＳｉＯ
，相を有する焼結体から成るインダクタ用磁心及びこの
磁心の周囲に導線を所要回数巻回し、−さらにその上に
合成樹脂被覆を施して成るインダクタデバイスを提供す
るものである。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明のインダクタ用磁心は、一般のフェライト系イン
ダクタ用磁心の基本組成物について、その中のＦｅ２Ｏ
，成分の含有量を減少させ、かつＺｎＯを含有させたも
のに５ｉ０１を含有した組成のもの、すなわち酸化物と
してＦｅｔｏｓ　３０〜４８．５モル％、ＺｎＯ１０〜
３６モル％、ＣｕＯ０〜１５モル％、ＣｏＯ０〜１モル
％及びＮｉＯ６０モル％以下から成る基本成分と基本成
分の全量を基準にして、５ｉｆｔ　０．５〜２０重量％
を含有するものであって、かつＺｎ、Ｓｉｎ、相を有す
るフェライト系材料から成ることが必要である。

これは、上記組成範囲の基本成分に、Ｓｔｏｗ　０．５
〜２０重量％を含有させた組成物を焼結することにより
得ることができる。この焼結過程において、Ｆ６！Ｏ，
が前記のように不足側にあるために過剰の酸化物である
ＺｎＯと含有される５ｉ０２とが化合して弾性率の小さ
いＺｎ１ＳｉＯ＝相が焼結体中に形成される。このＺｎ
１ＳｉＯ，相の存在は焼結体のＸ線回折や元素分布から
確認される。このようにして得られた焼結体は、多結晶
であり、応力に対する弾性率がＺｎ！５ｉＯａ相の方が
磁性体相よりも小さいために、応力の吸収や磁性体相関
の距離が小さくなることなどにより、好ましいインダク
タンス特性をもたらすものと思われる。

前記基本成分において、Ｆｅ、０３が４８．５モル％を
越えると過剰ＺｎＯが少なくなり、５１０２を配合した
効果が得られにくいし、また３０モル％未満では透磁率
が減少する。ＺｎＯが１０モル％未満では５ｉＯ１を配
合した効果が得られにくいし、また３６モル％を超える
とキュリー点が実用温度に近くなるので好ましくない。

ＣｕＯを含有させると焼結性が向上するが、１５モル％
を越えるとＱが低下する。

ＣｏＯを含有させるとＱが増加するが、１モル％を超え
ると応力に対してインダクタンスが低下する上に、コス
ト高になる。ＮｉＯはＦｅ、０．、Ｃｕｂ、　ＺｎＯ１
Ｃｏ。

量が決まると必然的に決まる。また、これまでの７ｚラ
イト系材料のようにＭｎ０１Ｍ９０％ＰｂＯ１Ｂｉ！０
３、Ｖ、０．などの酸化物を含有させることもできる。

本発明の磁心におけるＳｉＯ□の含有量は基本成分の全
量を基準にして０．５〜２０重量％含有することが必要
であるが、好ましくは１重量％以上、さらに好ましくは
２重量％以上である。この含有量が０．５重量％未満で
は配合効果が得られにくいし、また、２０重量％を超え
ると透磁率が低下する。透磁率の低下は磁心への巻線の
巻回数を増加することにより調整できるが、２０重量％
を超えるとこの調整もしにくくなる。

第１図は、基本組成がＦｅａｒｓ　４１モル％、ＺｎＯ
２７モル％、ＣｕＯ１０モル％及びＮｉ０２２モル％で
あるものについて、Ｓｉｎｇの量比を変化させた磁心の
外部応力に対するインダクタンス変化率を示すグラフで
ある。

第２図は、ＦｆＪＯｓとＮｉＯの和が６０モル％、Ｚｎ
０３０モル％及びＣｕＯ１０モル％であって、Ｆｅ、０
゜量を３０〜５０モル％に変化させた基本成分に、５ｉ
０１３重量％を含有した組成を有する磁心について、外
部応力に対するインダクタンス変化率を示すグラフであ
る。

第３図は、ＺｎＯとＮｉＯの和が４９モル％、Ｆｅ、０
゜４１モル％、ＣｕＯｌ　０モル％であって、ＺｎＯ量
を０〜３６モル％変化させた基本成分に、５ｉ０２３重
量％を配合した組成を有する磁心について、外部応力に
対するインダクタンス変化率を示すグラフである。

第４図は、本発明品と従来品との外径４　ｔｘｖｒ、長
さ３朋のドラム型磁心の外部応力に対するインダクタン
ス変化率を示す。各種材質のドラムを磁心を用いた場合
の外部応力に対するインダクタンス変化率を示すグラフ
である。

この第４図から明らかなように、従来品Ａでは外部応力
の増大につれてインダクタンスが低下するのに対し、本
発明品Ｂはインダクタンス変化率が小さい。従って、本
発明品Ｂはインダクタンスのバラツキの小さい高精度イ
ンダクタデバイスに用いるのに適する。本発明品Ｃは外
部応力の増大につれてインダクタンスが増加する。従っ
て、本発明品Ｃは低温度係数を目的とする高信頼性イン
ダクタデバイスに用いるのに適する。

次に、本発明のインダクタデバイスにおいては、このよ
うな磁心の周囲に導線を所要回数巻回し、さらにその上
に合成樹脂を被覆することが必要である。

従来のインダクタデバイスは外装樹脂等から加わる外部
応力のバラツキに対してインダクタンス変化率が５〜１
０％程度の変動もまれではなかったが、本発明のインダ
クタデバイスは２％以内のインダクタンス変化率への改
善が容易に得られる。

また、従来のインダクタデバイスは温度の上昇による樹
脂の外部応力の低下に対して、インダクタンスが増加し
て温度特性が２０℃から８０℃の間において５％程度の
変動もまれではなかったが、本発明品のインダクタデバ
イスは１％以内への改善が容易に得られる。

本発明において、被覆材料として用いられる合成樹脂は
、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれでもよく、例え
ば、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミ
ド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、フ
ェノール樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂などが用いられ
る。

これらの合成樹脂による被覆は、浸漬、塗布、吹き付け
などで行うこともできるし、また射出成形、流し造成形
などの型成形によって行うこともできる。

次に、添付図面に従って、本発明のインダクタデバイス
の構造の一例を説明する。

第５図は、合成樹脂として例えばエポキシ系塗料を用い
、その中へ所定の磁心ｌにポリウレタン鋼線２を巻回し
た構造体を浸漬することによって絶縁被覆５を形成させ
た例を部分断面図によって示したものである。なお、３
はリード線、４は接触用鋼箔である。

第６図は、所定の磁心ｌに銅線を巻回してコイル２を形
成し、かつ磁心の端部に金属端子６を付した構造体の上
に射出成形により外装樹脂５を施した例の一部断面斜視
図を示したものである。

発明の効果本発明のインダクタ用磁心のうち、あるものは、外部応
力の変動に対するインダクタンスの変化が小さく、例え
ばこの磁心を用いた樹脂外装インダクタデバイスにおい
て、側腹外装の硬化、収縮力や樹脂外装を行う時の塗装
厚さ等の条件の変化があっても、インダクタンス値が安
定して得られるという従来のインダクタデバイス製造上
からは予想しえない顕著な効果を奏する。

また、本発明のインダクタ用磁心のうち、他のものは外
部応力の増大と共にインダクタンス値が増加するので、
この磁心を用いた樹脂外装インダクタデバイスは、外装
樹脂による締め付は応力が温度の上昇につれて熱膨張の
差や樹脂の軟化によって低下するため、インダクタンス
が減少するので、磁心の温度上昇につれてのインダクタ
ンス増加と互いに相殺し合ってインダクタンスの温度特
性が良好になるという従来のインダクタデバイスでは予
想しえない顕著な効果を奏する。

このように、本発明により、磁気特性が安定に保たれて
いるため、工程管理が容易になる上、インダクタンスの
バラツキの小さい狭交差インダクタデバイスの生産が容
易になり、またインダクタンスの温度特性の良好な低温
度係数のインダクタデバイスの製造が可能になるなどの
産業上顕著な効果が奏される。

実施例次に実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。

実施例１（外部応力に対するインダクタンス変化の小さ
い磁心と、該磁心を用いたインダクタデバイス）モル成分比がＦｅ、０．４３％、ＺｎＯ１７％、ＣｕＯ
９％、Ｃｏ００．１％及び残部ＮｉＯ３０−９％のスピ
ネル系フェライトの粉末を従来の慣用法で作成した。こ
のフェライトにＳｉｎ、を２重量％添加し、混合後、外
径４■、長さ３＋ｕ＋のドラム型コアを加圧成形し、１
０００〜１１００℃で２時間焼成して、Ｚｎ！５ｉ０４
相を生成させた焼結体から成るドラム型磁心を得ｔ；。

次に、この本発明の磁心と従来よりの市販品であって、
本発明の磁心と同形状の上記Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェラ
イト焼結体から成る磁心に、それぞれインダクタンス値
３０μＨが得られるように試料数１００個分巻線した後
、エポキシ系塗料中に浸漬し、乾燥し、焼き付けて厚さ
１．５１の樹脂絶縁被覆層を形成させることにより、第
５図に示される樹脂外装インダクタデバイスを作製しｔ
；。

このようにして得られｔニインダクタデバイスについて
、インダクタンスを測定し、インダクタンスの変化率を
調べｔ；。市販品を用いた場合のインダクタンス変化率
の平均値は−６，５％でバラツキ範囲は５．４μＨであ
るのに対して、Ｚｎ２５ｉＯ，相を含む磁心を用いた本
発明品においては、インダクタンス変化率の平均値は＋
０．１５％でバラツキ範囲は１．２μＨとなり、応力変
動に対するインダクタンス変化率の小さい本発明の磁心
による著しい改曽が認められた。

実施例２（外部応力の増大に対してインダクタンスの増
加する磁心と、該磁心を用いたインダクタデバイス）モル成分比がＦｅａｒ、　４０％、ＺｎＯ２０％、Ｃｕ
Ｏ１０％及びＮｉ０３０％の基本成分に５ｉ０２を１０
重量％添加し、混合後、外径１．５ｍｍ、長さ１．８＋
＋＋ｘのドラム型コアを加圧成形し、１０５０〜１１５
０℃で２時間焼成して、Ｚｎ２５ｉＯ＝相を生成させた
焼結体から成るドラム型磁心を得た。

第７図に示すように、基本成分のみから成る焼結体と基
本成分に５ｉＯｚｌＯ重量％を含有した焼結体のＸ線回
折パターンからＺｎ、ＳｉＯ，相を確認した。

次に、この本発明の磁心と従来よりの市販品であって本
発明の磁心と同形状の上記Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライ
ト焼結体から成る磁心に、それぞれインダクタンス値１
０μＨが得られるように試料数１００個分巻線した後、
それぞれ試料数１０個を抜き取り、温度特性を２０℃と
８０℃との間のインダクタンス値の変化によって測定し
た。その結果、従来の市販品は変化率の平均値が２．５
％であるのに対して、本発明品の平均値は２．１％と樹
脂外装前の温度特性は同等であった。

次に、第６図に示される構造のエポキシ系樹脂外装イン
ダクタデバイスを作製した。

これらのもののインダクタンス変化率は、従来の市販品
が平均値で−９，２％と低下したのに対し、本発明品は
平均値で３．７％と増加した。

さらに、樹脂外装品のインダクタンスの温度特性を前記
のように測定した結果、従来の市販品は５．７％と樹脂
外装前より約２倍高くなったのに対し、本発明品は０．
７２％と樹脂外装前の約１／３に低下した。

このように、樹脂外装の応力の増大により、インダクタ
ンスが増加する磁心を用いることＩこより、温度特性の
良好な信頼性の高いインダクタデバイスが得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の磁心において５ｉ０２含有量を変化さ
せた時の外部応力とインダクタンス変化率の関係を示す
グラフ、第２図は本発明の磁心において基本成分中のＦ
ｅ、Ｏ，含有量を変化させた時の外部応力とインダクタ
ンス変化率の関係を示すグラフ、第３図は本発明の磁心
において基本成分中のＺｎＯ含有量を変化させた時の外
部応力とインダクタンス変化率の関係を示すグラフ、第
４図は従来品と本発明品の応力に対するインダクタンス
変化の一例を示すグラフ、第５図は本発明のインダクタ
デバイスの構造の１例を示す部分断面側面図、第６ｒ！
！Ｊは別の例の部分的に破断した斜面図、Ｍ７図は基本
成分のみから成る焼結体と基本成分にＳｉＯ□を含有し
た焼結体のＸ線回折パターンを示すものである。図中符号ｌは磁心、２は巻線、３はリード線、４は接触
用銅箔、５は合成樹脂絶縁被覆、６は金属端子である。

Claims

【特許請求の範囲】１　酸化物としてＦｅ＿２Ｏ＿３３０〜４８．５モル％
、ＺｎＯ１０〜３６モル％、ＣｕＯ０〜１５モル％、Ｃ
ｏＯ０〜１モル％及びＮｉＯ６０モル％以下から成る基
本成分と基本成分の全量を基準にして、ＳｉＯ＿２０．
５〜２０重量％を含有し、Ｚｎ＿２ＳｉＯ＿４相を有す
る焼結体から成るインダクタ用磁心。２　請求項１記載のインダクタ用磁心の周囲に導線を所
要回数巻回し、さらにその上に合成樹脂被覆を施して成
るインダクタデバイス。