JPH11329822A - 高温度高飽和磁束密度フェライト焼結体およびチョークコイル - Google Patents

高温度高飽和磁束密度フェライト焼結体およびチョークコイル

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JPH11329822A
JPH11329822A JP10139079A JP13907998A JPH11329822A JP H11329822 A JPH11329822 A JP H11329822A JP 10139079 A JP10139079 A JP 10139079A JP 13907998 A JP13907998 A JP 13907998A JP H11329822 A JPH11329822 A JP H11329822A
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JP
Japan
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flux density
magnetic flux
saturation magnetic
sintered body
ferrite sintered
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JP10139079A
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Inventor
Teruo Uchikawa
晃夫 内川
Tokukazu Koyuhara
徳和 小湯原
Takeshi Nakajima
中島  剛
Hitoshi Ueda
等 上田
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Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子機器の高集積化および大電流化における
発熱の問題に対して、信頼性の高いフェライトコアおよ
びこれを用いたチョークコイルを提供する。 【解決手段】 酸化鉄の含有量が60〜85mol
%、、酸化亜鉛の含有量が0〜20mol%(ただし、
0を含まず)および残部が酸化マンガンからり、測定磁
界が1000A/mにおいて、100℃での飽和磁束密
度が450mT以上であるフェライト焼結体。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、100℃程度の高
温度において高い飽和磁束密度を有するフェライト焼結
体およびこれを用いたチョークコイル、特に大電流用チ
ョークコイルに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、各種電子機器はLSIの微細化、
高集積化および高周波化により、多機能化、小型軽量化
がいっそう加速されている。このように各種部品の集積
度が上がり高速化、高性能化が進むことにより、電力を
供給する電源ラインにも高パワーが要求されるととも
に、回路の高効率化の要求もいっそう高くなっている。
【0003】例えば、ノート型パソコンを例にあげる
と、多機能、高品位の流れとして、CPUの高速化、す
なわち処理能力の向上、記憶装置の大容量化と高スピー
ド化などにより、電力を供給するDC/DCコンバータ
の大電流化が進んでいる。
【0004】また、部品の集積度があがってくること
や、CPUからの発熱が大きくなることなどから、回路
周辺の熱のコントロールが重要な課題となっている。つ
まり、高性能なCPUを用いたノート型パソコンのDC
/DCコンバータには、大電流であることと、高温にお
いても所定の性能を保つことが重要であると言える。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記の理由により、ノ
ート型パソコン等のDC/DCコンバータに用いられる
チョークコイルにも、大電流であるとともに、高温にお
いて所定の性能を保つことが要求されている。
【0006】これらチョークコイルのコアに使用される
磁性材料としては、金属系磁性材料とフェライトの2種
類があり、フェライトはさらに、Ni系とMn系に分け
られる。金属系磁性材料は、フェライトに比べて飽和磁
束密度が高く、このため大きな電流を流しても磁気飽和
しにくいというメリットがあるが、一般的に値段が高
く、また高周波になると使用できないと言う問題があ
る。この点、フェライトに関しては、高周波でも使用可
能であり、また価格も安いというメリットがある。なか
でもフェライトにおいては、一般的にNi系フェライト
に比べてMn系フェライトの方が飽和磁束密度が高く、
大電流用に適している。
【0007】しかしながら、従来のMn系フェライトに
おいては、20℃程度の飽和磁束密度は高いものの、高
温になると飽和磁束密度が低くなり、通常、100℃で
の飽和磁束密度は20℃での飽和磁束密度に比べて20
〜25%程度低下していた。このため、大電流用のチョ
ークコイルにMn系のフェライトを使用した場合、CP
U等の発熱によりフェライトコアの温度が上昇すると、
飽和磁束密度が低下してしまうという問題があった。
【0008】本発明は、上記の事を鑑みて、100℃程
度の高温度において高い飽和磁束密度を有するフェライ
ト焼結体およびこれを用いたチョークコイル、特に大電
流用のチョークコイルを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、測定磁界が1
000A/mにおいて、100℃での飽和磁束密度が4
50mT以上であることを特徴とする高温度高飽和磁束
密度フェライト焼結体である。
【0010】また本発明は、測定磁界が1000A/m
において、20℃での飽和磁束密度に対する100℃で
の飽和磁束密度の変化率が15%以下であることを特徴
とする高温度高飽和磁束密度フェライト焼結体である。
【0011】また本発明の高温度高飽和磁束密度フェラ
イト焼結体は、酸化鉄の含有量が60〜85mol
%、、酸化亜鉛の含有量が0〜20mol%(ただし、
0を含まず)および残部が酸化マンガンである主成分の
MnZn系フェライト焼結体であることが好ましい。
【0012】また本発明のMnZn系フェライト焼結体
は、焼成温度が1150℃以上であり、焼成時の保持部
の酸素濃度が1%以下の焼成条件にて焼成されることが
好ましい。なお、仮焼成を窒素中で行うと、飽和磁束密
度はさらに向上する。
【0013】また本発明は、測定磁界が1000A/m
において、100℃での飽和磁束密度が450mT以上
であることを特徴とするフェライト焼結体を用いて作製
したチョークコイルである。
【0014】また本発明は、測定磁界が1000A/m
において、20℃での飽和磁束密度に対する100℃で
の飽和磁束密度の変化率が15%以下であることを特徴
とするフェライト焼結体を用いて作製したチョークコイ
ルである。
【0015】
【発明の実施の形態】従来のフェライトでは、20℃に
おける飽和磁束密度は、500mTを超えるものがあ
る。しかし、100℃となると、400mT程度に減少
し、100℃で高い飽和磁束密度を有するものは無かっ
た。また、20℃と100℃の飽和磁束密度の変化率を
みても、少ないもので20%程度劣化していた。
【0016】本発明は、高温度で高飽和磁束密度のフェ
ライト焼結体を得ることができた。本発明のフェライト
焼結体は、測定磁界が1000A/mにおいて、100
℃での飽和磁束密度が450mT以上である。好ましく
は、100℃での飽和磁束密度が470mT以上、さら
に好ましくは、100℃での飽和磁束密度が500mT
以上である。また本発明のフェライト焼結体は、測定磁
界が1000A/mにおいて、20℃での飽和磁束密度
に対する100℃での飽和磁束密度の変化率が15%以
下である。好ましくは、20℃での飽和磁束密度に対す
る100℃での飽和磁束密度の変化率が10%以下、さ
らに好ましくは、5%以下である。
【0017】以下に本発明の実施例および比較例を詳細
に説明する。本発明において、フェライトの特性および
製造方法を限定した理由は、以下の通りである。
【0018】測定磁界が1000A/mにおいて、10
0℃での飽和磁束密度が450mT未満の場合、大きな
電流を流すとフェライトコアの磁束密度が飽和に達して
変化しなくなるため、透磁率などの磁気特性が低下し、
いわゆる直流重畳特性が劣化する。このため、大電流を
流すことができない。
【0019】また、測定磁界が1000A/mにおい
て、20℃での飽和磁束密度に対する100℃での飽和
磁束密度の変化率が20%以上の場合、上記の理由によ
り直流重畳特性が劣化するため、大電流を流すことがで
きない。
【0020】このフェライトの主成分組成としては、酸
化鉄の含有量が60〜85mol%、、酸化亜鉛の含有
量が0〜20mol%(ただし、0を含まず)および残
部が酸化マンガンであることが好適である。酸化鉄の含
有量が60mol%未満であると、高温における飽和磁
束密度が低下し、飽和磁束密度の変化率が大きくなって
しまう。また、酸化鉄の含有量が85mol%を越える
と、焼結密度が低くなり、結果として、透磁率および飽
和磁束密度が低くなってしまう。よって、酸化鉄の含有
量は60〜85mol%が良い。好ましくは、65〜8
0mol%である。また、酸化亜鉛の含有量が20mo
l%を越えても、飽和磁束密度の変化率が大きくなって
しまう。よって、酸化亜鉛の含有量は0〜20mol%
(ただし、0を含まず)が良い。
【0021】また、このフェライトの製造方法として
は、焼成温度が1150℃以上であり、焼成時の保持部
の酸素濃度が1%以下の条件で焼成することが望まし
い。なお、仮焼成を窒素中で行うと、さらに飽和磁束密
度が向上する。焼成温度が1150℃未満であると、焼
結密度が低くなり、結果として飽和磁束密度が低くなっ
てしまう。また、焼成時の保持部の酸素濃度が1%を越
えても、焼結密度が低くなり、結果として飽和磁束密度
が低くなってしまう。また、窒素中で仮焼成を行うと、
空気中で行う場合に比べて組成分布が均一化され、特性
が向上する。なお、主成分の一部をLi、Mg、Ti、
Co、Ni、Cu、Snで、それぞれ5mol%以下置
換しても良い。また添加物としては、Al、Si、K、
Ca、V、Y、Zr、Nb、Mo、Te、Hf、Ta、
W、Biの酸化物、あるいはこれらの化合物を、それぞ
れ0.2wt%以下含んでも良い。
【0022】本発明に係る実施例を以下に示す。 実施例1 酸化鉄、酸化亜鉛および四三酸化マンガンを各々所定
量、秤量し、これに水および分散剤を加えて媒体撹拌ミ
ルにて混合し、乾燥後、窒素中、910℃にて1.5時
間仮焼成した。これに、添加物として、CaCO
00ppm、SiO 60ppm、Nb 25
0ppmおよびTa 50ppmを加え、さらに
水および分散剤を加えて媒体撹拌ミルにて混合および粉
砕を行い、スラリーを作製した。このようにして作製し
たスラリーに、バインダーを所定量加えて撹拌し、乾燥
した後、乾式のプレス成形によりリング状のコアを作製
した。これを、酸素濃度1%、1300℃にて5時間焼
成し、得られたフェライト焼結体の焼結密度、初透磁
率、20℃および100℃の飽和磁束密度および飽和磁
束密度の変化率を測定した。なお、飽和磁束密度の変化
率は、(20℃の飽和磁束密度―100℃の飽和磁束密
度)/20℃の飽和磁束密度×100[%]の式にて計
算した。結果を表1に示す。
【0023】
【表1】
【0024】表1から分かるように、本発明の実施例
は、100℃における飽和磁束密度が高く、また、飽和
磁束密度の変化率も小さいことが分かる。これに対し、
酸化鉄の含有量が60mol%未満になると、100℃
における飽和磁束密度が低下し、飽和磁束密度の変化率
が15%を越えてしまう。また、酸化鉄の含有量が85
mol%を越えると、焼結密度が低下し、その結果、初
透磁率および飽和磁束密度が低下することが分かる。ま
た、酸化亜鉛の含有量が20mol%を越えても、飽和
磁束密度の変化率が15%を越えてしまう。
【0025】実施例2 酸化鉄を70mol%、酸化亜鉛を10mol%および
四三酸化マンガンを20mol%(MnO換算)秤量
し、これに水および分散剤を加えて媒体撹拌ミルにて混
合し、乾燥後、所定の雰囲気で、910℃にて1.5時
間仮焼成した。これに、添加物として、CaCO
00ppm、SiO 100ppm、およびTa
300ppmを加え、さらに水および分散剤を加え
て媒体撹拌ミルにて混合および粉砕を行い、スラリーを
作製した。このようにして作製したスラリーに、バイン
ダーを所定量加えて撹拌し、乾燥した後、乾式のプレス
成形によりリング状のコアを作製した。これを、所定の
酸素濃度および温度にて5時間焼成し、得られたフェラ
イト焼結体の焼結密度、初透磁率、20℃および100
℃の飽和磁束密度および飽和磁束密度の変化率を測定し
た。なお、飽和磁束密度の変化率は、(20℃の飽和磁
束密度―100℃の飽和磁束密度)/20℃の飽和磁束
密度×100[%]の式にて計算した。結果を表2に示
す。
【0026】
【表2】
【0027】表2からわかるように、本発明の実施例
は、100℃における飽和磁束密度が高いことが分か
る。これに対し、焼成時の酸素濃度が1%を越えたり、
あるいは焼成温度が1150℃未満になると、100℃
における飽和磁束密度が低下してしまう。また仮焼成を
窒素中で行うと、空気中で行う場合に比べて焼結密度が
向上し、結果として20℃および100℃における飽和
磁束密度が向上することが分かる。
【0028】実施例3 実施例2において、表2のNo.6の原料を用いて、チ
ョークコイルを作製し、直流重畳特性を測定した。また
比較例として、酸化鉄を55mol%、酸化亜鉛を10
mol%および四三酸化マンガンを35mol%(Mn
O換算)の組成を持つ同形状のフェライト焼結体を用い
てチョークコイルを作製し、直流重畳特性を測定した。
結果を図1に示す。
【0029】図1からわかるように、本発明の実施例
は、従来材である比較例に比べて、高い電流値までイン
ダクタンスの低下が少なく、大きな電流を流せることが
分かる。また、本発明の実施例は、従来材である比較例
に比べて、高温における直流重畳特性の劣化も少なく、
発熱に対して安定した特性を発揮できることが分かる。
【0030】上記のとおり、本発明に係るフェライト焼
結体およびチョークコイルは、100℃における飽和磁
束密度が高く、また20℃の飽和磁束密度に対する10
0℃の飽和磁束密度の変化率が、従来のフェライト焼結
体に比べて小さいため、電子機器の高集積化および大電
流化における発熱の問題に対して、安定した特性を発揮
することができ、電子機器の小型化に対して、非常に有
効な電子部品である。
【0031】
【発明の効果】本発明によれば、100℃における飽和
磁束密度が高く、また20℃の飽和磁束密度に対する1
00℃の飽和磁束密度の変化率が小さいフェライト焼結
体を得ることが出来る。これにより、ノート型パソコン
などのDC/DCコンバータに使用されるチョークコイ
ルにおいて、フェライトコアの高温時における飽和磁束
密度などの特性の劣化を抑制することができ、しかも高
温時の飽和磁束密度が高いため、電子機器の高集積化お
よび大電流化における発熱の問題に対して、安定した特
性を発揮することができ、電子機器の小型化に非常に有
用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る実施例および比較例の直流重畳特
性を表す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上田 等 鳥取県鳥取市南栄町70番地2号日立金属株 式会社鳥取工場内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 測定磁界が1000A/mにおいて、1
    00℃での飽和磁束密度が450mT以上であることを
    特徴とする高温度高飽和磁束密度フェライト焼結体。
  2. 【請求項2】 主成分が、酸化鉄の含有量が60〜85
    mol%、、酸化亜鉛の含有量が0〜20mol%(た
    だし、0を含まず)および残部が酸化マンガンから成る
    ことを特徴とする請求項1記載の高温度高飽和磁束密度
    フェライト焼結体。
  3. 【請求項3】 焼成温度が1150℃以上であり、焼成
    時の保持部の酸素濃度が1%以下であることを特徴とす
    る請求項2記載の高温度高飽和磁束密度フェライト焼結
    体。
  4. 【請求項4】 測定磁界が1000A/mにおいて、2
    0℃での飽和磁束密度に対する100℃での飽和磁束密
    度の変化率が15%以下であることを特徴とする高温度
    高飽和磁束密度フェライト焼結体。
  5. 【請求項5】 主成分が、酸化鉄の含有量が60〜85
    mol%、、酸化亜鉛の含有量が0〜20mol%(た
    だし、0を含まず)および残部が酸化マンガンから成る
    ことを特徴とする請求項4記載の高温度高飽和磁束密度
    フェライト焼結体。
  6. 【請求項6】 焼成温度が1150℃以上であり、焼成
    時の保持部の酸素濃度が1%以下であることを特徴とす
    る請求項5記載の高温度高飽和磁束密度フェライト焼結
    体。
  7. 【請求項7】 請求項1から6のいずれかの高温度高飽
    和磁束密度フェライト焼結体を用いて作製したことを特
    徴とするチョークコイル。
JP10139079A 1998-05-21 1998-05-21 高温度高飽和磁束密度フェライト焼結体およびチョークコイル Pending JPH11329822A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005061412A1 (ja) * 2003-12-24 2005-07-07 Hitachi Metals, Ltd. フェライト焼結体及びその製造方法並びにこれを用いた電子部品
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US7968606B2 (en) 2004-08-06 2011-06-28 Takasago International Corporation Perfume composition having sedative effect

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