JPH0724243B2 - インダクタ用磁心及びインダクタデバイス - Google Patents

インダクタ用磁心及びインダクタデバイス

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JPH0724243B2
JPH0724243B2 JP63290187A JP29018788A JPH0724243B2 JP H0724243 B2 JPH0724243 B2 JP H0724243B2 JP 63290187 A JP63290187 A JP 63290187A JP 29018788 A JP29018788 A JP 29018788A JP H0724243 B2 JPH0724243 B2 JP H0724243B2
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【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
的としてドラム型などの磁心に巻線を施した後に樹脂の
塗装や成型の外装が行われる。
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
った。
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
け応力が低下して、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
締め付け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。
発明が解消しようとする課題 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ること及びZnOを含有し、Fe2O3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
SiO2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Fe2O330〜48.5モル
%、ZnO10〜36モル%、CuO15モル%以下、場合により用
いられるCoO1モル%以下及びNiO残量から成る基本成分
と基本成分の全量を基準にして、SiO20.5〜20重量%を
含有しZn2SiO4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、本発明を詳細に説明する。
本発明のインダクタ用磁心は、一般にフェライト系イン
ダクタ用磁心の基本組成物について、その中のFe2O3
分の含有量を減少させ、かつZnOを含有させたものにSiO
2を含有した組成のもの、すなわち酸化物としてFe2O330
〜48.5モル%、ZnO10〜36モル%、CuO15モル%以下、場
合により用いられるCoO1モル%以下及びNiO残量から成
る基本成分と基本成分の全量を基準にして、SiO20.5〜2
0重量%を含有するものであって、かつZn2SiO4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、SiO20.5〜20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、Fe2O3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SiO2とが化合して弾性率及び熱膨張係数の小さいZn2S
iO4相が焼結体中に形成される。このZn2SiO4相の存在は
焼結体のX線回析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体であり、その中に形成
されるZn2SiO2相が磁性体相よりも応力に対する弾性率
が小さいために応力の緩衝体として作用するとともに、
熱膨張係数が小さいため焼成の冷却時に磁性相との間の
熱膨張係数との差に基づく残留応力を生起し、Zn2SiO2
相が磁性相に対し、引張応力として作用する結果とし
て、好ましいインダクタンス特性をもたらす。
前記基本成分において、Fe2O3が48.5モル%を越えると
過剰ZnOが少なくなり、SiO2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SiO2を配合した結果が得られにくい
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Fe2O3、CuO、ZnO、場合により用いられるCoO
量が決まると必然的に決まる。また、これまでのフェラ
イト系材料のようにMnO、MgO、PbO、Bi2O3、V2O5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SiO2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Fe2O341モル%、ZnO27モル%、Cu
O10モル%及びNiO22モル%であるものについて、SiO2
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、Fe2O3とNiOの和が60モル%、ZnO30モル%及
びCuO10モル%であって、Fe2O3量を30〜50モル%に変化
させた基本成分に、SiO23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%、Fe2O341モル%、C
uO10モル%であって、ZnO量を0〜36モル%変化させた
基本成分に、SiO23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4mm、長さ3mm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。各種材質のドラム型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5〜10
%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、流し込成形
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1にポリウレタン銅線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は接触用銅箔である。
第6図は、所定の磁心1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、樹脂外装の硬化、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
樹脂による締め付け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Fe2O343%、ZnO17%、CuO9%、CoO0.1%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SiO2を2重量%
添加し、混合後、外径4mm、長さ3mmのドラム型コアを加
圧成形し、1000〜1100℃で2時間焼成して、Zn2SiO4
を生成させた焼結体から成るドラム型磁心を得た。
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1.5mm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た。
このようにして得られた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
べた。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%でハラツキ範囲は5.4μHであるのに対し
て、Zn2SiO4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善が認
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Fe2O340%、ZnO20%、CuO10%及びNiO30%
の基本成分にSiO2を10重量%添加し、混合後、外径1.5m
m、長さ1.8mmのドラム型コアを加圧成形し、1050〜1150
℃で2時間焼成して、Zn2SiO4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SiO210重量%を含有した焼結体のX線回析パタ
ーンからZn2SiO4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10μHが
得られるように資料数100個分巻線した後、それぞれ資
料数10個を抜き取り、温度特性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により、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SiO2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Fe2O3
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6図は別の例の部
分的に破断した斜視図、第7図は基本成分のみから成る
焼結体と基本成分にSiO2を含有した焼結体のX線回析パ
ターンを示すものである。 図中符号1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。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C04B 35/30

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】酸化物としてFe2O330〜48.5モル%、ZnO10
    〜36モル%、CuO15モル%以下及びNiO残量から成る基本
    成分と基本成分の全量を基準にして、SiO20.5〜20重量
    %を含有し、かつZn2SiO4相を有する焼結体から成るイ
    ンダクタ用磁心。
  2. 【請求項2】酸化物としてFe2O330〜48.5モル%、ZnO10
    〜36モル%、CuO15モル%以下、CoO1モル%以下及びNiO
    残量から成る基本成分と、基本成分の全量を基準にし
    て、SiO20.5〜20重量%を含有し、かつZn2SiO4相を有す
    る焼結体から成るインダクタ用磁心。
  3. 【請求項3】請求項1又は2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。
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