JPH1135369A - 耐熱衝撃性フェライト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半田付けの際にひび割れが発生しない、耐熱
衝撃性に優れたフェライトを提供すること。 【解決手段】 ４７〜５０ｍｏｌ％のＦｅ₂Ｏ₃、１５〜
３５ｍｏｌ％のＮｉＯ、１０ｍｏｌ％以下（０を含ま
ず）及び１０〜３３ｍｏｌ％のＺｎＯを主成分とし、副
成分として、０.０５〜２.０ｗｔ％のＢｉ₂Ｏ₃、０.０
５〜１.０ｗｔ％のＳｉＯ₂、及び０.０５〜１.５ｗｔ％
のＣｒ₂Ｏ₃を含有させた耐熱衝撃性フェライト。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、チョーク
コイルのコア等に用いられ、半田付け等に伴う局部的な
温度上昇に特に強い耐熱衝撃性焼結フェライトに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器は、半導体の進展による
部品点数の大幅な減少に伴い小型化するとともに、各種
の分野でのデジタル化の進展は、電子機器の機能と信頼
性の向上に大きな役割を果たしたが、反面、機器から発
生する伝導ノイズや輻射ノイズ、あるいは雷サージや静
電気等が原因となって、デジタル機器の誤動作がきわだ
って増加している。

【０００３】従って、これらのノイズ対策には、各種の
電子部品の特長を活かした効果的な使い方が必要であ
る。その中で、例えば、ドラム型フェライトコアは、ノ
イズフィルターとして主に電子機器の電源装置におい
て、リップル電圧に発生するノイズを除去する目的で整
流平滑回路に使用されている。

【０００４】また、ドラム型フェライトコアは、通信線
路や電子回路において、直列に挿入して、特定の周波数
範囲の信号を阻止したり、並列に挿入して、回路のイン
ピーダンスを損なうことなく、直流を重畳する目的で用
いられている。

【０００５】従来より、ドラム型コア等の焼結型コアに
おいては、巻線を施し、その巻線の両端を、コアの１つ
以上の端面に引き出したうえ、その端面にあらかじめ設
置されたリードピンに巻き付け、この端面を溶融半田に
浸漬することにより、巻線のリードピンへの固定を行
い、併せて外部電極とすることが行われている。

【０００６】このいわゆる半田ディップ法は、半田付け
や外部電極の形成を自動化するのにきわめて有効な手段
である。しかし、作業の能率を高めるため、最近では、
４００℃以上の高温度の半田浴が用いられるようにな
り、コアが局部的に急激な熱膨張による熱応力によって
ひび割れを生じるために、不良率が高くなり、問題とな
っている。

【０００７】特に、ニッケルを含有する高周波用焼結フ
ェライトコア、例えば、Ｎｉ−Ｚｎ系及びＮｉ−Ｃｕ−
Ｚｎ系焼結フェライトにおいて、このひび割れが大きな
問題となっている。

【０００８】そこで、この問題を解決するため、一旦、
１００〜２００℃程度にコアを予備加熱し、その後、４
００℃以上の半田槽内に浸すことにより、熱衝撃の緩和
を図っている。しかし、この方法は、生産効率が低下
し、生産コストが上がるという問題があった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、半田
付けの際に、ひび割れが発生しない、耐熱衝撃性に優れ
たフェライトを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の問題に対し、特開
平１−１０３９５３号公報では、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライ
トに、酸化ビスマス（Ｂｉ₂Ｏ₃）、酸化鉛（ＰｂＯ）を
所定量添加して、粒界に応力緩和層を形成することによ
り、耐熱衝撃性を改善することを開示している。本発明
者等は、これらのフェライト材料について研究を重ね、
粒界層への応力緩和層の濃縮度を向上させることによ
り、さらに耐熱衝撃性に優れたフェライト材料を得るこ
とができることを見出した。

【００１１】即ち、本発明者等は、Ｎｉ−Ｚｎ系、Ｎｉ
−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト等のＮｉを含有する焼結フェ
ライトに、副成分として、０.０５〜２.０ｗｔ％の酸化
ビスマス（Ｂｉ₂Ｏ₃）、０.０５〜１.０ｗｔ％の二酸化
ケイ素（ＳｉＯ₂）及び０.０５〜１.５ｗｔ％の酸化ク
ロム（Ｃｒ₂Ｏ₃）を共に含有させることにより、耐熱衝
撃性に優れた焼結フェライトが得られることを見出し
た。

【００１２】本発明は、４７〜５０ｍｏｌ％の酸化鉄
（Ｆｅ₂Ｏ₃）、１５〜３５ｍｏｌ％の酸化ニッケル（Ｎ
ｉＯ）、及び１０〜３３ｍｏｌ％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）
を主成分とし、副成分として、前記主成分の全量に対し
て、０.０５〜２.０ｗｔ％のＢｉ₂Ｏ₃、０.０５〜１.０
ｗｔ％のＳｉＯ₂及び０.０５〜１.５ｗｔ％のＣｒ₂Ｏ₃
を含有する耐熱衝撃性フェライトである。

【００１３】又、本発明は、４７〜５０ｍｏｌ％のＦｅ
₂Ｏ₃、１５〜３５ｍｏｌ％のＮｉＯ、１０ｍｏｌ％以下
（０を含まず）の酸化銅（ＣｕＯ）、及び１０〜３３ｍ
ｏｌ％のＺｎＯを主成分とし、副成分として、前記主成
分の全量に対して、０.０５〜２.０ｗｔ％のＢｉ₂Ｏ₃、
０.０５〜１.０ｗｔ％のＳｉＯ₂及び０.０５〜１.５ｗ
ｔ％のＣｒ₂Ｏ₃を含有する耐熱衝撃性フェライトであ
る。

【００１４】本発明のフェライト材料は、主成分である
Ｆｅ₂Ｏ₃、ＮｉＯ、ＣｕＯ、及びＺｎＯが主に結晶相を
なし、副成分として添加したＢｉ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂が主に
結晶粒界に存在して、応力緩和層としてガラス質相をな
している。フェライト材料が熱衝撃を受けたとき、クラ
ックの進展を、この応力緩和層で止めることができるた
め、耐熱衝撃性が著しく改善される。

【００１５】Ｂｉ₂Ｏ₃の含有量を０.０５〜２.０ｗｔ
％、ＳｉＯ₂の含有量を０.０５〜１.０ｗｔ％とした理
由は、それぞれの含有量が上記の範囲内の場合、耐衝撃
性の改善に効果があるが、もし、この下限より小さいと
きには、耐熱衝撃性の改善が十分でなく、一方、上限よ
り大きいときは、磁気特性が低下するため好ましくない
ためである。

【００１６】また、Ｃｒ₂Ｏ₃は、一般に粒内に固溶す
る。Ｃｒ₂Ｏ₃の含有量を０.０５〜１.５ｗｔ％とした理
由は、上記の範囲内の場合、焼結時のぬれ性が向上し、
焼結体の組織が均整化でき、さらに、このぬれ性の改善
により粒界層へのＢｉ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂の濃縮度合いが向
上し、応力緩和効果をさらに向上させることができるた
め、耐熱衝撃性の改善及び磁気特性の向上に効果がある
が、この下限より小さいときは、耐熱衝撃性の改善が十
分ではなく、この上限より大きいときは、著しく結晶粒
界が不均一となり、耐熱衝撃性及び磁気特性が劣化する
ためである。

【００１７】本発明によると、Ｂｉ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂及び
Ｃｒ₂Ｏ₃の添加量は、下限値ですでに耐熱衝撃性が著し
く向上し、実用上ほとんど問題がなくなる。

【００１８】本発明による熱応力緩和層の形成方法によ
れば、先行特許よりもＮｉを含有する焼結フェライトコ
アの耐熱衝撃性が著しく改善され、特に高温半田適正に
優れたフェライトコアが提供される。

【００１９】なお、半田槽の温度については、必要以上
の高温においては、熱膨張の応力が大きくなりすぎ、本
発明による効果が失われる可能性があるため、４５０℃
以下であることが望ましい。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の耐熱衝撃性フェライトコ
アの材料には、一般に、Ｎｉ・Ｍ・Ｆｅ₂Ｏ₄（ＭはＺ
ｎ、Ｃｕ等の２価の金属）で表される酸化物焼結体が含
まれる。そして、これらの材料からなるフェライトコア
は、高周波用の磁芯等に広い用途を有する。例えば、Ｎ
ｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系の焼結フェライトコアは、初透磁率１
００以上の特性を有するものを実用上、用いる。

【００２１】本発明は、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト
では、主成分の組成が、Ｆｅ₂Ｏ₃：４７〜５０ｍｏｌ
％、ＮｉＯ：１５〜３５ｍｏｌ％、ＣｕＯ：１０ｍｏｌ
％以下（０を含まず）、ＺｎＯ：１０〜３３ｍｏｌ％の
範囲で実施可能である。また、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト
では、主成分の組成が、Ｆｅ₂Ｏ₃：４７〜５０ｍｏｌ
％、ＮｉＯ：１５〜３５ｍｏｌ％、ＺｎＯ：１０〜３３
ｍｏｌ％の範囲で実施可能である。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例について詳細に説明す
る。

【００２３】（実施例１）この実施例では、Ｎｉ−Ｃｕ
−Ｚｎ系フェライトを作製し、主成分の組成をＦｅ
₂Ｏ₃：４７.５ｍｏｌ％、ＮｉＯ：１５ｍｏｌ％、Ｃｕ
Ｏ：５.５ｍｏｌ％、ＺｎＯ：３２ｍｏｌ％とした。こ
の主成分の全量を基準にして、副成分として、Ｂｉ₂Ｏ₃
を０〜２.５ｗｔ％、ＳｉＯ₂を０.１ｗｔ％、さらにＣ
ｒ₂Ｏ₃を０.１ｗｔ％添加し、従来の公知の方法に従っ
て、ドラム型焼結フェライトコア、及びリング状フェラ
イトコアを作製した。ドラム型コアの寸法は、鍔部の外
径は１１.０ｍｍ、鍔部の厚みは２.０ｍｍ、上下の鍔部
に挟まれた円柱部の長さは８.０ｍｍ、全体の高さは１
０.０ｍｍである。また、リング状コアは、直径２５ｍ
ｍ、内径１８ｍｍ、厚み５ｍｍである。なお、焼成条件
は、大気中１１００℃で２時間とした。

【００２４】このドラム型コアの端面を４３０℃の半田
浴に３秒間浸漬し、耐熱衝撃強度を評価した。その結果
を表１に示した。

【００２５】

【００２６】表１より、Ｂｉ₂Ｏ₃の添加量が０.０５ｗ
ｔ％未満の試料では、２０個中、３〜４個の割れを生じ
たが、０.０５ｗｔ％以上含有する試料には、２０個
中、１個もひび割れを生じないことがわかる。

【００２７】また、この時の初透磁率μｉ及び最大磁束
密度Ｂｍを図１、図２に示した。図１及び図２におい
て、Ｂｉ₂Ｏ₃の添加量が増えるにつれ、特性は小さくな
っていき、２.０ｗｔ％を越えると実用的でなくなる。
これにより、Ｂｉ₂Ｏ₃の添加量は、２.０ｗｔ％以下で
あることが望ましい。

【００２８】（実施例２）実施例１と同様の主成分組成
において、副成分として、Ｂｉ₂Ｏ₃を０.０５ｗｔ％、
ＳｉＯ₂を０〜１.５ｗｔ％、Ｃｒ₂Ｏ₃を０.１ｗｔ％添
加し、従来公知の方法に従って、ドラム型焼結フェライ
トを作製した。

【００２９】このドラム型コアの端面を４３０℃の半田
浴に３秒間浸漬し、耐熱衝撃強度を評価した。その結果
を表２に示した。

【００３０】

【００３１】表２より、ＳｉＯ₂の添加量が０.０５ｗｔ
％未満の試料では、２０個中、４〜６個の割れを生じた
が、０.０５ｗｔ％以上含有する試料では、２０個中、
１個もひび割れを生じないことがわかる。

【００３２】また、この時の初透磁率μｉ及び最大磁束
密度Ｂｍを図３、図４に示した。図３及び図４におい
て、ＳｉＯ₂の添加量が増えるにつれ、特性は小さくな
り、１.０ｗｔ％を越えると、実用的でなくなる。これ
により、ＳｉＯ₂の添加量は、１.０ｗｔ％以下であるこ
とが望ましい。

【００３３】（実施例３）実施例１と同様の主成分組成
において、副成分として、Ｂｉ₂Ｏ₃を０.０５ｗｔ％、
ＳｉＯ₂を０.１ｗｔ％、Ｃｒ₂Ｏ₃を０〜１.８ｗｔ％添
加し、従来公知の方法に従って、ドラム型焼結フェライ
トを作製した。

【００３４】このドラム型コアの端面を４３０℃の半田
浴に３秒間浸漬し、耐熱衝撃強度を評価した。その結果
を表３に示した。

【００３５】

【００３６】表３より、Ｃｒ₂Ｏ₃の添加量が０.０５ｗ
ｔ％未満の試料では、２０個中、４〜６個の割れを生じ
たが、０.０５ｗｔ％以上含有する試料では、２０個
中、１個もひび割れを生じないことがわかる。

【００３７】また、この時の初透磁率μｉ及び最大磁束
密度Ｂｍを図５、図６に示した。図５及び図６におい
て、Ｃｒ₂Ｏ₃の添加量が増えるにつれ、特性は大きくな
り、０.５ｗｔ％を越えると、特性が小さくなり、１.５
ｗｔ％を越えると、実用的でなくなる。これにより、Ｃ
ｒ₂Ｏ₃の添加量は、１.５ｗｔ％以下であることが望ま
しい。

【００３８】（比較例）比較として、実施例１におい
て、Ｂｉ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、及びＣｒ₂Ｏ₃を添加しない条
件でドラム型コアを作製し、同様な耐熱衝撃試験を行っ
たところ、２０個中、１９個のひび割れが生じ、十分な
耐熱衝撃強度は得られなかった。

【００３９】以上、本実施例では、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系
フェライトについて述べたが、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト
に適用しても同様の効果が得られる。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、半田付けの際にひび割
れが発生しない、耐熱衝撃性に優れたフェライトを提供
することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１で作製したフェライトコアの初透磁率
μｉとＢｉ₂Ｏ₃の関係を示す図。

【図２】実施例１で作製したフェライトコアの最大磁束
密度ＢｍとＢｉ₂Ｏ₃の関係を示す図。

【図３】実施例２で作製したフェライトコアの初透磁率
μｉとＳｉＯ₂の関係を示す図。

【図４】実施例２で作製したフェライトコアの最大磁束
密度ＢｍとＳｉＯ₂の関係を示す図。

【図５】実施例３で作製したフェライトコアの初透磁率
μｉとＣｒ₂Ｏ₃の関係を示す図。

【図６】実施例３で作製したフェライトコアの最大磁束
密度ＢｍとＣｒ₂Ｏ₃の関係を示す図。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ４７〜５０ｍｏｌ％の酸化鉄（Ｆｅ
   ₂Ｏ₃）、１５〜３５ｍｏｌ％の酸化ニッケル（Ｎｉ
   Ｏ）、及び１０〜３３ｍｏｌ％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を
   主成分とし、副成分として、前記主成分の全量に対し
   て、０.０５〜２.０ｗｔ％の酸化ビスマス（Ｂｉ
   ₂Ｏ₃）、０.０５〜１.０ｗｔ％の二酸化ケイ素（ＳｉＯ
   ₂）及び０.０５〜１.５ｗｔ％の酸化クロム（Ｃｒ
   ₂Ｏ₃）を含有することを特徴とする耐熱衝撃性フェライ
   ト。
2. 【請求項２】 ４７〜５０ｍｏｌ％の酸化鉄（Ｆｅ
   ₂Ｏ₃）、１５〜３５ｍｏｌ％の酸化ニッケル（Ｎｉ
   Ｏ）、１０ｍｏｌ％以下（０を含まず）の酸化銅（Ｃｕ
   Ｏ）、及び１０〜３３ｍｏｌ％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を
   主成分とし、副成分として、前記主成分の全量に対し
   て、０.０５〜２.０ｗｔ％の酸化ビスマス（Ｂｉ
   ₂Ｏ₃）、０.０５〜１.０ｗｔ％の二酸化ケイ素（ＳｉＯ
   ₂）及び０.０５〜１.５ｗｔ％の酸化クロム（Ｃｒ
   ₂Ｏ₃）を含有することを特徴とする耐熱衝撃性フェライ
   ト。