JPH09270313A - フエライト材料及びフェライト及びその製造方法 - Google Patents

フエライト材料及びフェライト及びその製造方法

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JPH09270313A
JPH09270313A JP8103270A JP10327096A JPH09270313A JP H09270313 A JPH09270313 A JP H09270313A JP 8103270 A JP8103270 A JP 8103270A JP 10327096 A JP10327096 A JP 10327096A JP H09270313 A JPH09270313 A JP H09270313A
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JP
Japan
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mol
weight
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ferrite
main component
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JP8103270A
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Takashi Yamaguchi
隆志 山口
Tamotsu Saito
保社内 斎藤
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Taiyo Yuden Co Ltd
Original Assignee
Taiyo Yuden Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱衝撃によってクラックが発生しないフェラ
イトコアを提供する。 【解決手段】 Fe2 3 、ZnO、CuO、NiOを
主成分とするフェライトに、PbZnSiO4 を添加す
る。PbZnSiO4 はフェライトの粒界層に分布して
熱衝撃に基づく応力を吸収又は緩和する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、インダクタの磁性体コ
ア等に使用するためのフェライト材料及びフェライト及
びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】インダクタは、フェライトコアとここに
巻回されたコイルとから成り、コイルの端末がフェライ
トコアに設けられた端子導体に半田によって固着されて
いる。コイル端末を端子導体に半田付けする場合には、
半田付けする部分を半田浴に浸す。このため、フェライ
トコアに急激な温度変化が生じ、フェライトコアが割れ
ることがある。このフェライトコアの割れを防ぐため
に、従来は、フェライトコアを半田浴の温度よりも低い
温度で予備加熱した。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、予備加熱工程
を設けると、生産効率が低下し、製品のコストアップを
招く。
【0004】そこで、本発明の目的は、耐熱衝撃性に優
れたフェライト及びその製造方法を提供することにあ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の請求項1の発明は、Fe、Zn、Cu、Niを、Fe
2 3 、ZnO、CuO、NiOに換算した組成比で、 Fe2 3 40〜50mol %、 ZnO 2〜35mol %、 CuO 1〜13mol %、 NiO 2−57mol %となるように含む10
0重量部の主成分と、PbをPbOに換算して0.2〜
10重量部と、SiをSiO2 に換算して0.2〜3重
量部とを含むフェライト材料に係わるものである。請求
項2の発明は、PbZnSiO4 を含むフェライトに係
わるものである。また、請求項3及び5に示すように主
成分にPbO、SiO2 を混合して仮焼し、その後焼成
することによってPbZnSiO4 を含むフェライトを
得ること、又は請求項4及び6に示すように主成分を仮
焼したものにPbZnSiO4 を添加して焼成すること
が望ましい。
【0006】
【発明の作用及び効果】各請求項の発明に従うフェライ
トは、フェライト焼結体の主となるスピネル構造の結晶
相の他にPbZnSiO4 を含有する二次相を含む。こ
のPbZnSiO4 は主に焼結体の粒界層に分布し、急
激な温度変化によるフェライト粒子の膨張による変化に
基づいて生じる応力を吸収又は緩和する。この結果、熱
衝撃が加わった時のフェライトのひび割れを抑制し、フ
ェライト製品の製造歩留を向上させることができる。な
お、フェライト中のPbZnSiO4 は請求項3に示す
ようにフェライトの主成分にPbOとSiO2 を加えて
仮焼及び焼成しても得られる。即ち、本発明では主成分
にZnOが含まれているので、このZnOとPbOとS
iO2 とに基づいてPbZnSiO4 が得られる。
【0007】
【第1の実施例】次に、本発明の第1の実施例に係わる
フェライト及びその製造方法を説明する。 フェライト
材料の主成分として Fe2 3 (酸化鉄) 49.0mol %、 ZnO(酸化亜鉛) 30.0mol %、 CuO(酸化銅) 2.5mol %、 NiO(酸化ニッケル) 18.5mol %の組成の材
料を用意した。
【0008】次に、上記主成分100重量部に対して副
成分としてのPbO(酸化鉛)とSiO2 (二酸化ケイ
素)とを表1に示す種々の割合で添加して21個の試料
を用意した。なお、表1において、PbO、SiO2
欄はこれ等の重量部による添加量を示し、割れの欄は1
00個の同一試料において割れが発生した比率即ち割れ
発生率(%)を示し、二次相の欄はPbZnSiO4
の有無を示す。また、試料NO. 1〜5、9、10、1
4、15、19、20、21は本願発明の範囲外の比較
例を示す。
【0009】 表1 試料NO. PbO(重量部) SiO2 (重量部) 割れ(%) 二次相 1 0 0 90 無 2 0 0.2 93 無 3 0 3 98 無 4 0.1 0 89 無 5 0.1 0.1 15 有 6 0.2 0.2 0 有 7 0.2 1 0 有 8 0.2 3 0 有 9 0.2 5 32 有 10 5 0 78 無 11 5 0.2 0 有 12 5 1 0 有 13 5 3 0 有 14 5 5 14 有 15 10 0 84 無 16 10 0.2 0 有 17 10 1 0 有 18 10 3 0 有 19 10 5 12 有 20 12 0.2 24 有 21 12 3 10 有
【0010】次に主成分に対して副成分を添加したもの
(但し試料NO. 1は副成分が0)に、水を加えてボール
ミルで10時間混合し、乾燥した。次に、これを900
℃で2時間仮焼成した後、ボールミルで10時間粉砕
し、フェライト材料粉末を得た。次に、上記のフェライ
ト材料粉末に、2重量%のポリビニルアルコールを加え
て造粒し、この造粒体を150MPaの圧力で成形して
直径8mm、厚さ7mmの円柱状成形体を得た。次に、
この成形体の中央円周部に幅3mmの溝をダイヤモンド
グラインダーにて形成し、つばの厚みが2mmで心棒の
直径が3mmのドラム形状の成形体を得た。次に、ドラ
ム形の成形体を1100℃で2時間焼成し焼結体を得
た。得られた焼結体を予備加熱することなく420℃の
半田槽に全長の半分を3秒間浸し、目視により、かけに
よる焼結体の割れを調べ、表1の割れ発生率(%)を求
めた。
【0011】また、得られた焼結体を乳鉢で粉砕しX線
回析測定を行い、PbZnSiO4を含有する二次相の
存在を確認した。この結果、PbOとSiO2 との両方
を含む試料NO. 5〜9、11〜14、16〜21におい
てPbZnSiO4 が確認された。また、PbO、Si
2 の両方を含まない試料NO. 1及びPbO、SiO2
のいずれか一方のみを含む試料NO. 2〜4、10、及び
15においては、PbZnSiO4 が確認されなかっ
た。
【0012】表1から明らかなように、試料NO. 1〜
4、10及び15のPbO、SiO2の両方又はいずれ
か一方が含まれていない場合にはPbZnSiO4 相が
存在せず、割れの発生率が大きくなる。また、試料NO.
5に示すようにPbO、SiO2 が2重量部よりも少な
い場合には、PbZnSiO4 相が十分に存在しないた
めに割れの発生率が大きくなる。また、試料NO. 20、
21に示すようにPbOの添加量が10重量部を越える
と割れ発生率が大きくなる。これは粗大粒子の発生に起
因している。また、試料NO. 9、14、19に示すよう
にSiO2 の添加量が3重量部を越えると、焼結性が低
下し、割れ発生率も大きくなる。従って、PbOの添加
量の好ましい範囲は0.2〜10重量部であり、SiO
2 の添加量の好ましい範囲は0.2〜3重量部である。
試料NO. 5〜8、11〜13、16〜18は本発明で特
定された範囲のPbO、SiO2 を含むものであり、い
ずれも割れ発生率が0%である。
【0013】主成分の組成を変えることができることを
調べるために、表2の試料No.22〜30に示すように Fe2 3 を40〜50mol%、 ZnOを 2〜35mol%、 CuOを 1〜13mol%、 NiOを 2〜57mol%の範囲で変化させて9
種類の試料を作った。なお、表2の試料No. 22〜30
の全てにおいて、100重量部の主成分に対するPbO
の添加量は5重量部、SiO2 の添加量は1重量部であ
る。また、表2において各成分の比率はmol%で示さ
れている。また、表2の試料NO. 22〜30に従うフェ
ライトの製造方法は試料NO. 1〜21と同一である。
【0014】 表2 試料NO. Fe2 3 ZnO CuO NiO 22 48.0 25.0 5.0 22.0 23 40.0 25.0 5.0 30.0 24 50.0 25.0 5.0 20.0 25 48.0 2.0 5.0 45.0 26 48.0 35.0 5.0 12.0 27 48.0 25.0 1.0 26.0 28 48.0 25.0 13.0 14.0 29 50.0 35.0 13.0 2.0 30 40.0 2.0 1.0 57.0
【0015】表2の試料NO. 22〜30の割れ発生率を
試料NO. 1〜21と同様に調べたところ全て0%であっ
た。また、試料NO. 22〜30のPbZnSiO4 の存
在を試料NO. 1〜21と同様な方法で調べたところ、そ
れぞれにPbZnSiO4 が確認された。なお、よく知
られているように、Fe2 3 が40mol%未満では
焼結性が低下し、50mol%を越えると抵抗率が低下
して好ましくない。また、ZnOが35mol%を越え
るとキュリー点が低下し実用的でない。また、CuOが
1mol%未満では焼結性が悪く、13mol%を越え
るとQが低下して好ましくない。
【0016】PbO及びSiO2 の添加時点を変えても
差し支えないことを調べるために、試料NO. 1〜30と
同一の組成の主成分を作り、この主成分を空気中におい
て約900℃で2時間仮焼した。この仮焼した主成分1
00重量部に対してPbO、SiO2 を試料NO. 1〜3
0と同様に添加して粉砕した。次に、この粉砕したもの
で試料NO. 1〜30と同様に成形体を作り、これを焼成
し、フェライトを得た。しかる後、得られたフェライト
の割れ発生率及びPbZnSiO4 相の有無を同様に調
べたところ、試料NO. 1〜30と同様な傾向の結果が得
られた。
【0017】
【第2の実施例】次に、本発明の第2の実施例に係わる
フェライト及びその製造方法を説明する。フェライト材
料の主成分として Fe2 3 (酸化鉄) 49.0mol% ZnO(酸化亜鉛) 30.0mol% CuO(酸化銅) 2.5mol% NiO(酸化ニッケル) 18.5mol%の組成の
材料を用意した。
【0018】次に、100重量部の上記主成分に対して
表3の試料No. 31〜38に示す割合でPbZnSiO
4 を添加した8種類の試料を用意した。なお、表3にお
いてPbZnSiO4 の欄にはPbZnSiO4 の添加
量が重量部で示され、割れ発生率の欄には100個の同
一試料において生じた割れの比率(%)が示されてい
る。
【0019】表3 試料NO. PbZnSiO4 割れ発生率(%) 31 0 90 32 0.05 23 33 0.1 0 34 1 0 35 5 0 36 10 0 37 15 0 38 18 11
【0020】主成分にPbZnSiO4 を添加したもの
に、水を加えてボールミルで10時間混合し、乾燥し
た。次に、これを900℃で2時間仮焼成した後、ボー
ルミルで10時間粉砕し、フェライト材料粉末を得た。
次に、このフェライト材料粉末に対して2重量%のポリ
ビニルアルコールを加えて造粒した。得られた造粒体を
150MPaの圧力で成形し直径8mm、厚さ7mmの
円柱状成形体を得た。この成形体の中央円周部に幅3m
mの溝をダイヤモンドグライダーにて形成し、つばの厚
みが2mmで心棒の直径が3mmのドラム形状の成形体
を得た。次に、この成形体を1100℃で2時間焼成し
焼結体を得た。得られた焼結体を予備加熱することなく
420℃の半田槽に全長の半分を3秒間浸し、目視によ
り、かけによる焼結体の割れの発生を調べ、同一試料1
00個に対する割れ発生率を求めたところ、表3に示す
結果が得られた。
【0021】表3の試料NO. 31、32から明らかなよ
うに、PbZnSiO4 の添加量が0.1重量部よりも
少ない場合は、PbZnSiO4 の添加効果を十分に得
ることができず、割れ発生率が大きくなる。また、試料
NO. 38に示すようにPbZnSiO4 が15重量部を
越える場合にも割れ発生率が大きくなる。これは粗大粒
子の発生に起因している。
【0022】主成分の組成を変えることができることを
調べるために、表2の試料NO. 22〜30と同一の組成
の主成分を用意し、各主成分に対してPbZnSiO4
を5重量部添加して試料NO. 31〜38と同一の方法で
試料NO. 39から47までの9個のフェライトを作り、
同一の方法で割れ発生率を調べたところ、全ての試料の
割れ発生率が0%であった。
【0023】PbZnSiO4 の添加時点を変えても差
し支えないことを調べるために、試料NO. 31〜47と
同一の組成の主成分を作り、この主成分を空気中におい
て約900℃で2時間仮焼した。次に、この仮焼した主
成分100重量部に対してPbZnSiO4 を試料NO.
31〜47と同様に添加して粉砕した。次に、この粉砕
したもので試料NO. 31〜47と同様に成形体を作り、
これを焼成し、フェライトを得た。しかる後、得られた
フェライトの割れ発生率を調べたところ試料NO. 31〜
47と同様な傾向の結果が得られた。
【0024】第1及び第2の実施例のフェライトがコイ
ル装置のドラムコアに適していることを確認するため
に、試料番号No. 6〜8、11〜13、16〜18、2
2〜30、33〜37、39〜47、及び主成分のみを
先に仮焼した方法の試料と同様な方法で図1に示すフェ
ライトドラムコア1を作り、このドラムコア1に金属層
から成る端子2、3を設け、巻線4の端末5、6を端子
2、3にからげ、端子2、3の部分を溶融半田に浸して
半田7、8によって端末5、6を端子2、3に半田付け
してコイル装置を完成させ、クラックの発生を調べたと
ころクラックの発生は確認されなかった。
【0025】
【変形例】本発明は上述の実施例に限定されるものでな
く、例えば次の変形が可能なものである。 (1) フェライトの主成分に酸化マグネシウム(Mg
O)、酸化マンガン(MnO2 、又はMnO)、酸化リ
チウム(Li2 O)、酸化コバルト(Co3 O4)、酸化
ケイ素(SiO2 )等を添加することができる。また、
PbOの代わりにPb3 4 等の酸化鉛を使用すること
ができる。 (2) ドラムコア以外の磁性体にも本発明を適用する
ことができる。 (3) 仮焼の温度を好ましくは800℃〜1050℃
の範囲で変えること、及び焼成の温度を好ましくは10
50℃〜1300℃の範囲で変えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用することができるコイル装置を示
す断面図である。
【符号の説明】
1 フェライトコア 2、3 端子 4 巻線 7、8 半田

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Fe、Zn、Cu、Niを、Fe2 3
    ZnO、CuO、NiOに換算した組成比で、 Fe2 3 40〜50mol %、 ZnO 2〜35mol %、 CuO 1〜13mol %、 NiO 2〜57mol %となるように含む10
    0重量部の主成分と、 PbをPbOに換算して0.2〜10重量部と、 SiをSiO2 に換算して0.2〜3重量部とを含むフ
    ェライト材料。
  2. 【請求項2】Fe、Zn、Cu、Niを、Fe2 3
    ZnO、CuO、NiOに換算した組成比で、 Fe2 3 40〜50mol %、 ZnO 2〜35mol %、 CuO 1〜13mol %、 NiO 2−57mol %となるように含む10
    0重量部の主成分と、 0.1〜15重量部のPbZnSiO4 からなる副成分
    とを含むフェライト。
  3. 【請求項3】40〜50mol %のFe2 3 と、 2〜35mol %のZnOと、 1〜13mol %のCuOと、 2〜57mol %のNiOとから成る100重量部の主成
    分と、 0.2〜10重量部のPbOと、 0.2〜3重量部のSiO2 との混合物を用意する工程
    と、 前記混合物を仮焼する工程と、 前記仮焼したものを粉砕する工程と、 前記粉砕したものの成形体を形成する工程と、 前記成形体を前記仮焼よりも高い温度で焼成する工程と
    から成るフェライトの製造方法。
  4. 【請求項4】40〜50mol %のFe2 3 と、 2〜35mol %のZnOと、 1〜13mol %のCuOと、 2〜57mol %のNiOとから成る100重量部の主成
    分を用意する工程と、 前記主成分を仮焼する工程と、 前記仮焼したもの100重量部に対して、 0.2〜10重量部のPbOと、 0.2〜3重量部のSiO2 とを添加して粉砕する工程
    と、 前記粉砕したものの成形体を形成する工程と、 前記成形体を前記仮焼よりも高い温度で焼成する工程
    と、から成るフェライトの製造方法。
  5. 【請求項5】40〜50mol %のFe2 3 と、 2〜35mol %のZnOと、 1〜13mol %のCuOと、 2〜57mol %のNiOとから成る主成分を用意する工
    程と、 100重量部の前記主成分に対して0.1〜15重量部
    のPbZnSiO4 を添加して仮焼する工程と、 前記仮焼したものを粉砕する工程と、 前記粉砕したものの成形体を形成する工程と、 前記成形体を前記仮焼よりも高い温度で焼成する工程と
    から成るフェライトの製造方法。
  6. 【請求項6】40〜50mol %のFe2 3 と、 2〜35mol %のZnOと、 1〜13mol %のCuOと、 2〜57mol %のNiOとから成る主成分を用意する工
    程と、 前記主成分を仮焼する工程と、 前記仮焼したもの100重量部に対して0.1〜15重
    量部のPbZnSiO4 を添加して粉砕する工程と、 前記粉砕したものの成形体を形成する工程と、 前記成形体を前記仮焼よりも高い温度で焼成する工程と
    から成るフェライトの製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002198212A (ja) * 2000-12-27 2002-07-12 Fdk Corp 低損失酸化物磁性材料
JP2012096952A (ja) * 2010-11-01 2012-05-24 Tdk Corp フェライト焼結体および電子部品
WO2013015074A1 (ja) * 2011-07-28 2013-01-31 京セラ株式会社 フェライト焼結体およびこれを備えるフェライトコア

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