JPH1187126A - フェライトおよびインダクタ - Google Patents
フェライトおよびインダクタInfo
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- JPH1187126A JPH1187126A JP10166110A JP16611098A JPH1187126A JP H1187126 A JPH1187126 A JP H1187126A JP 10166110 A JP10166110 A JP 10166110A JP 16611098 A JP16611098 A JP 16611098A JP H1187126 A JPH1187126 A JP H1187126A
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Abstract
に優れ、しかも、鉛を使用する必要がなく、かつ、安価
なフェライトを提供する。また、このフェライトを用い
ることにより、樹脂モールド型インダクタにおいて、環
境汚染を引き起こすことなく、狭公差および高信頼性を
実現する。 【解決手段】 少なくとも酸化鉄および酸化ニッケルを
含む主成分と、酸化ビスマス、酸化バナジウム、酸化リ
ンおよび酸化ホウ素の1種または2種以上からなる添加
物と、酸化シリコンからなる第1副成分と、酸化マグネ
シウム、酸化カルシウム、酸化バリウムおよび酸化スト
ロンチウムの1種または2種以上からなる第2副成分と
を含有するフェライトと、このフェライトを用いた樹脂
モールド型インダクタ。主成分に対する比率は、添加物
が0.5〜15wt%、第1副成分および第2副成分がそ
れぞれ0.1〜10.0wt%である。
Description
子のコア材として使用され、特に樹脂モールドタイプの
チップインダクタのコア材として使用されるフェライト
と、このフェライトを用いたインダクタとに関する。
通信機等の分野で、急速に需要が拡大しつつある樹脂モ
ールドタイプのチップインダクタ、固定コイル等の分野
において、小型、軽量、高精度等の要求に応じるべく、
これらの部品に対する狭公差化・高信頼性化への要求が
大きくなっている。これらの部品におけるコア材料に
は、一般にフェライトが用いられているが、樹脂モール
ドタイプのインダクタ部品では、樹脂モールドによって
コアに圧縮応力が生じ、一方、フェライトは圧縮応力の
値に応じてインダクタンス値が変化するため、樹脂モー
ルドタイプではインダクタンス公差の小さい高品質の部
品を得ることが困難である。このため、外力が加わった
場合のインダクタンス変化の小さい、すなわち抗応力特
性の良好なフェライトが望まれている。また、インダク
タ部品を利用する機器の信頼性を高くするためには、イ
ンダクタ部品自体の信頼性を高めること、具体的には、
インダクタ部品に用いるフェライトの温度特性を小さく
することが重要である。
開平1−179402号公報には、ニッケルを必須成分
として含有する酸化物フェライト材料に、Bi2O3、V
2O5の少なくとも1種を1.5〜5wt%含有させること
により、外部応力に変動があっても、インダクタンス変
化の小さいインダクタ用磁心が記載されている。しか
し、この組成のものでは十分な温度特性が得られず、外
部温度の変化に対してインダクタンスが変動してしま
う。
は、Ni−Cu−Zn系フェライトにPbO:3.1〜
30wt%およびタルク:3.1〜30wt%を含有させる
ことにより、機械的強度を向上させた酸化物磁性材料が
記載されている。しかし、この組成のものは、毒性の強
い鉛を含有するため環境汚染が問題となる。特に、製品
として市場に流通した後では鉛の回収も困難となり、広
範囲に環境を汚染するおそれがある。
45mol%のFe2O3、0〜20mol%のZnO、残りが
NiOとCuOであり、NiOのモル比がCuOのモル
比よりも多いスピネル型組成物であって、少量成分とし
て0.1〜5wt%のBi2O3、および0.05〜4.0
wt%のSiO2を含むフェライト組成物が記載されてい
る。ただし、実施例で示されている組成はFe2O3:3
8.2mol%、NiO:50.3mol%、ZnO:8.4
mol%、CuO:3.1mol%の基本組成に、Bi2O3:
3wt%、SiO2:0.8wt%を添加した組成のものだ
けである。また、同公報の実施例では、加圧によるイン
ダクタンスの変化を測定し、その変化率を求めている
が、この変化率は所定の圧力を印加したときの変化率で
はなく、樹脂モールド前後のインダクタンスから算出し
た値である。したがって、例えば1t/cm2の加圧下でイ
ンダクタンス変化率が±5% 以内となるかは疑問であ
る。
203:46.5〜49.5mol%、CuO:5.0〜1
2.0mol%、ZnO:2.0〜30.0mol%、Ni
O:残部、を含有するNi−Cu−Zn系フェライトに
対して、Co3O4、Bi2O3、ならびにSiO2および
SnO2の混合物を、その含有率が、Co3O4:0.0
5〜0.60wt%、Bi2O3:0.50〜2.00wt
%、SiO2とSnO2との合計:0.10〜2.00wt
%となるような割合で配合したフェライト材料が記載さ
れている。また、特開平8−325056号公報には、
主成分の組成比が、酸化物換算で50.1〜56mol%
のFe2O3と、30.1〜35mol%のZnOと、6mol
%以下のCuOと、4mol%以下のMnOと、残部がN
iOからなり、これら主成分100重量部に対して0.
61〜2重量部のCoOと、0.5〜2重量部のBi2
O3とを添加したフェライト材料が記載されている。こ
れらの公報に記載されているフェライト材料にはコバル
トが含有されているが、例えば酸化第二鉄が1kg当たり
数十円程度であるのに対し、酸化コバルトでは1kg当た
り一万円前後と非常に高価である。このため、生産コス
トを低減し、安価なインダクタを提供するためには、C
oを含有しないかCo含有量が少なく、かつそれによる
特性低下のないフェライト材料を開発する必要がある。
磁率が高く、抗応力特性に優れ、温度特性が良好で、し
かも、鉛を使用する必要がなく、かつ、安価なフェライ
トを提供することである。本発明の他の目的は、このフ
ェライトを用いることにより、樹脂モールド型インダク
タにおいて狭公差および高信頼性を実現し、しかも、環
境汚染を防ぐことである。
〜(9)のいずれかの構成により達成される。 (1) 少なくとも酸化鉄および酸化ニッケルを含む主
成分と、酸化ビスマス、酸化バナジウム、酸化リンおよ
び酸化ホウ素の1種または2種以上からなる添加物と、
酸化シリコンからなる第1副成分と、酸化マグネシウ
ム、酸化カルシウム、酸化バリウムおよび酸化ストロン
チウムの1種または2種以上からなる第2副成分とを含
有し、酸化鉄をFe2O3に、酸化ニッケルをNiOに、
酸化ビスマスをBi2O3に、酸化バナジウムをV2O
5に、酸化リンをP2O5に、酸化ホウ素をB2O3に、酸
化シリコンをSiO2に、酸化マグネシウムをMgO
に、酸化カルシウムをCaOに、酸化バリウムをBaO
に、酸化ストロンチウムをSrOにそれぞれ換算したと
き、主成分に対する添加物の比率が0.5〜15wt%で
あり、主成分に対する第1副成分の比率が0.1〜1
0.0wt%であり、主成分に対する第2副成分の比率が
0.1〜10wt%であるフェライト。 (2) 第1副成分の酸化シリコンと第2副成分の酸化
マグネシウムとが、タルク〔Mg3Si4O10(O
H)2〕に換算して主成分に対し0.5〜8wt%含有さ
れる上記(1)のフェライト。 (3) Ni−Cu−Zn系フェライトである上記
(1)または(2)のフェライト。 (4) 1t/cm2の圧力で加圧したときのインダクタン
スの変化率が±5%以内である上記(1)〜(3)のい
ずれかのフェライト。 (5) −20〜+60℃の温度範囲における初透磁率
の相対温度係数が±10ppm以内である上記(1)〜
(4)のいずれかのフェライト。 (6) Ni−Cu系フェライトである上記(1)また
は(2)のフェライト。 (7) 0.5t/cm2の圧力で加圧したときのインダク
タンスの変化率が±5%以内である上記(6)のフェラ
イト。 (8) −20〜+60℃の温度範囲における初透磁率
の相対温度係数が±20ppm以内である上記(6)また
は(7)のフェライト。 (9) 上記(1)〜(8)のいずれかのフェライトか
らなるコアを有し、このコアが樹脂モールドされている
インダクタ。
添加物、第1副成分および第2副成分を含有する。主成
分は、少なくとも酸化鉄および酸化ニッケルを含む。添
加物は、酸化ビスマス、酸化バナジウム、酸化リンおよ
び酸化ホウ素の1種または2種以上からなる。第1副成
分は、酸化シリコンからなる。第2副成分は、酸化マグ
ネシウム、酸化カルシウム、酸化バリウムおよび酸化ス
トロンチウムの1種または2種以上からなる。各成分の
構成比は、主成分に対する添加物の比率が0.5〜15
wt%、好ましくは0.5〜5wt%であり、主成分に対す
る第1副成分の比率が0.1〜10.0wt%であり、主
成分に対する第2副成分の比率が0.1〜10wt%であ
る。なお、これらの構成比は、酸化鉄をFe2O3に、酸
化ニッケルをNiOに、酸化ビスマスをBi2O3に、酸
化バナジウムをV2O5に、酸化リンをP2O5に、酸化ホ
ウ素をB2O3に、酸化シリコンをSiO2に、酸化マグ
ネシウムをMgOに、酸化カルシウムをCaOに、酸化
バリウムをBaOに、酸化ストロンチウムをSrOにそ
れぞれ換算したときのものである。
より、環境に悪影響を与える鉛を含有することなく、初
透磁率、温度特性、抗応力特性をバランスよく改善する
ことができる。
るため、特に抗応力特性が改善される。また、上記添加
物の含有量が多くなると、温度特性の改善効果も向上す
る。添加物の構成比が0.5wt%より少ないと、抗応力
特性の改善効果がほとんどなくなり、温度特性も悪化す
る。一方、添加物の構成比が15wt%より多くなると、
特性のバラツキを生じたり、焼結時に焼結体から浸みだ
して、他のコア材と癒着したりセッターなどの焼成用具
を汚染したりする。
り、温度特性を改善することができる。第1副成分の構
成比が0.1wt%より少ないと、温度特性の改善効果が
ほとんど得られない。一方、第1副成分の構成比が10
wt%を超えると、初透磁率の低下が著しくなる。
有させることにより、さらに温度特性や抗応力特性が改
善され、酸化シリコン単独で添加した場合よりも改善効
果が著しくなる。第2副成分の構成比が0.1wt%より
少ないと、温度特性の改善効果がほとんど得られない。
また、第2副成分の構成比が10wt%を超えると、初透
磁率の低下が著しくなる。
うち酸化マグネシウムとは、タルク〔一般にMg3Si4
O10(OH)2で表される〕として同時に添加してもよ
い。その場合の構成比は、主成分に対しMg3Si4O10
(OH)2換算で0.5〜8wt%、好ましくは1〜5wt
%とする。タルクとして添加することにより、少量で温
度特性と抗応力特性とが改善できるため、初透磁率が低
下しない。また、Q値も低下しない。タルクの構成比が
0.5wt%より少ないと、温度特性等の改善効果がほと
んど得られない。一方、タルクの添加量が8wt%を超え
ると、初透磁率の低下が著しくなる。
なく優れた抗応力特性や温度特性等を実現することがで
きる。ただし、本発明は、鉛成分を積極的に排除するも
のではなく、鉛をPbO換算で0.5〜10wt%程度含
有していてもよい。また、本発明のフェライトでは、上
記添加物と上記各副成分とを複合添加することにより、
酸化コバルトを含有することなく優れた特性が得られ
る。そして、逆に、酸化コバルトを添加した場合には抗
応力特性や温度特性が低下してしまう。このため、酸化
コバルトは添加しないことが好ましいが、必要に応じて
(例えばNi−Cu系フェライトにおいて高周波域での
Qを高くするためなど)添加してもよい。ただし、この
ような場合でも、酸化コバルトの含有量は、主成分に対
しCoO換算で0.09wt%以下とすることが好まし
い。
くとも酸化鉄と酸化ニッケルとを含むものであればよい
が、特に、Ni−Cu−Zn系フェライトまたはNi−
Cu系フェライトであることが好ましい。Ni−Cu−
Zn系フェライトである場合、主成分には、上記酸化物
のほか、酸化銅および酸化亜鉛が含有される。酸化銅お
よび酸化亜鉛をそれぞれCuOおよびZnOに換算した
とき、主成分の構成比は、Fe2O3:30〜50mol
%、NiO:15〜40mol%、CuO:0.5〜15m
ol%、ZnO:1〜30mol%であることが好ましい。
また、Ni−Cu系フェライトである場合、主成分の構
成比は、Fe2O3:30〜50mol%、CuO:0.5
〜10mol%、NiO:残部であることが好ましい。N
i−Cu系フェライトは、高周波においても高いQが得
られる。
相対温度係数αμirを小さくできる。相対温度係数αμ
irは、2点の温度間での初透磁率の変化率を表す値であ
り、例えば、温度T1のときの初透磁率をμi1とし、温
度T2のときの初透磁率をμi2としたとき、温度範囲T1
〜T2におけるαμirは、
i−Cu−Zn系フェライトでは、−20〜+60℃に
おけるαμirを±10ppm以内とすることができ、±5p
pm以内とすることもできる。αμirが小さいと、初透磁
率が温度による影響を受けにくくなり、使用する電子機
器の対使用環境性能が向上し、信頼性が向上する。一
方、Ni−Cu系フェライトは、Ni−Cu−Zn系フ
ェライトに比べαμirが大きくなるが、本発明をNi−
Cu系フェライトに適用することにより、−20〜+6
0℃におけるαμirを±20ppm以内とすることができ
る。なお、初透磁率の測定周波数は、通常、100kHz
とする。
n系フェライトは、抗応力特性が良好である。すなわ
ち、外力印加による応力発生時のインダクタンス変化が
小さい。例えば、1t/cm2の圧力で一軸加圧したときの
インダクタンス変化率△L/Lを、±5%以内とするこ
とができ、±3%以内とすることもできる。なお、Lは
加圧前のインダクタンスであり、△Lは加圧によるイン
ダクタンス変化量、すなわち、加圧時のインダクタンス
から加圧前のインダクタンスを減じた値である。Ni−
Cu系フェライトは、Ni−Cu−Zn系フェライトに
比べ抗応力特性が悪くなるが、本発明をNi−Cu系フ
ェライトに適用することにより、0.5t/cm2の圧力で
一軸加圧したときのインダクタンス変化率△L/Lを、
±5%以内とすることができ、±3%以内とすることも
できる。本発明のフェライトは、このように抗応力特性
が良好なので、樹脂モールドに伴うインダクタンス変化
を低減でき、高精度の電子機器を得ることができる。
に成形加工され、必要な巻線が巻回された後、樹脂モー
ルドされ、固定インダクタ、チップインダクタ等とし
て、テレビ、ビデオレコーダ、携帯電話や自動車電話な
どの移動体通信機等の各種電子機器に使用される。コア
の形状は特に限定されないが、例えば、外径・長さ共に
2mm以下(例えば1.8mm×1.5mm)のドラム型コア
等が挙げられる。
脂は特に限定されないが、例えば熱可塑性樹脂、熱硬化
性樹脂等であり、具体的にはポリオレフィン、ポリエス
テル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリウレタン、
フェノール樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられ
る。モールド材をモールドする手段としては、ディッ
プ、塗布、吹き付け等を用いることができ、また、射出
成形、流し込み成形等を用いてもよい。
インダクタの、代表的構成例を図を参照しつつ説明す
る。
インダクタの構成例を示した概略構成図である。図示構
成例のチップインダクタは、本発明のフェライトを用
い、両端に径の大きな鍔部を有するコア1と、このコア
1の胴部に巻回された巻線2と、巻線2の端部と外部電
気回路とを接続し、かつ、コア1を樹脂(モールド材)
内に固定するための端子電極6と、これらの外部を覆う
ように設けられたモールド材5とを有する。
されるものではなく、種々の態様をとることができ、例
えばリード線をコアの円筒軸の中心部から軸方向に接続
するような構成としてもよいし、箱形の樹脂ケース内
に、コアに巻線、リード線等を設けたコイル素体を挿入
し、開口部をモールド材で封止するような構成としても
よい。
いて説明する。
る。主成分原料には、酸化鉄(α−Fe2O3)および酸
化ニッケルと、必要に応じて酸化銅、酸化亜鉛等を用い
る。添加物原料には、添加物として挙げた酸化物自体、
または焼成により上記添加物となる各種化合物を用いる
が、好ましくは酸化物、特に、構成比算出の説明におい
て挙げた上記各酸化物を用いることが好ましい。なお、
第1副成分および第2副成分の各原料は、この段階で主
成分原料および添加物原料と混合してもよい。各副成分
原料には、上記酸化物を用いればよい。各原料は、最終
組成として前記した構成比となるように混合される。
雰囲気中、通常は空気中で行えばよく、仮焼温度は80
0〜1000℃、仮焼時間は1〜3時間とすることが好
ましい。
り所定の大きさに粉砕する。なお、この粉砕の際に、第
1副成分原料および第2副成分原料を添加して混合して
もよい。また、副成分は、仮焼前に一部を添加し、仮焼
後にその残部を添加してもよい。
例えばポリビニルアルコール等を適当量加えて、所望の
形状に成形する。
雰囲気中、通常は空気中で行えばよく、焼成温度は95
0〜1100℃程度で、焼成時間は2〜5時間とするこ
とが好ましい。
O=48:30:4:18の割合で各成分を含む混合粉
末と、Bi2O3、V2O5、P2O5、SiO2、MgO、
CaO、BaOおよびタルク〔Mg3Si4O10(OH)
2〕の各粉末とを用意した。これらの原料粉末を表1に
示す構成比となるよう秤量し、ボールミルにて5時間混
合した。なお、表1において、添加物、第1副成分、第
2副成分およびタルクの各構成比は、主成分に対するも
のである。
00℃で2時間仮焼成した後、ボールミルにて20時間
混合・粉砕した。粉砕後の混合物を乾燥し、ポリビニル
アルコールを1.0wt%加えた後、1t/cm2の圧力で加
圧成形して、寸法が35mm×7mm×7mmの角形成形体
と、外径20mm、内径10mm、高さ5mmのトロイダル状
成形体とを得た。これらの成形体を、空気中において表
1に示す温度で2時間焼成して、フェライトからなる角
形コアサンプルおよびトロイダルコアサンプルを得た。
回巻回した後、これに一定速度で一軸圧縮力を印加し、
このときのインダクタンス値をLCRメータにて連続的
に測定し、得られた測定値からインダクタンス変化率を
算出した。表1に、1t/cm2の一軸圧縮力を印加したと
きのインダクタンス変化率△L1/Lを示す。
20回巻回した後、LCRメータにてインダクタンス値
等を測定し、−20〜+60℃における相対温度係数
(αμir)、100kHzにおける初透磁率(μi)を求め
た。また、一部のサンプルについては、ワイヤを3回巻
回し、10MHzにおけるQ(Q10)を求めた。結果を表
1に示す。
ルは、比較サンプルと比べて抗応力特性、温度特性共に
優れた値を示している。
wt%添加した場合でも、表1に示す本発明サンプルとほ
ぼ同等の結果が得られた。また、添加物としてB2O3を
用いた場合でも、表1に示す本発明サンプルとほぼ同等
の結果が得られた。
ェライトを、実施例1と同様にして製造した。ただし、
焼成は表2に示す温度で行った。なお、主成分中の各酸
化物のモル比は、サンプルNo.201ではFe2O3:N
iO:CuO=48.5:49.5:2とし、他のサン
プルではFe2O3:NiO:CuO=49:49:2と
した。
様な測定を行った。結果を表2に示す。ただし、表2に
示すインダクタンス変化率△L0.5/Lは、0.5t/cm
2の一軸圧縮力を印加したときの値であり、Q100は、1
00MHzにおけるQである。
ても、本発明の効果が実現することがわかる。
となく、高い初透磁率、優れた抗応力特性および良好な
温度特性が実現する。このため、本発明のフェライトを
用いることにより、狭公差かつ高信頼性であって、かつ
環境汚染を引き起こさない樹脂モールド型インダクタが
実現する。
の構成例を示した概略構成図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 少なくとも酸化鉄および酸化ニッケルを
含む主成分と、酸化ビスマス、酸化バナジウム、酸化リ
ンおよび酸化ホウ素の1種または2種以上からなる添加
物と、酸化シリコンからなる第1副成分と、酸化マグネ
シウム、酸化カルシウム、酸化バリウムおよび酸化スト
ロンチウムの1種または2種以上からなる第2副成分と
を含有し、 酸化鉄をFe2O3に、酸化ニッケルをNiOに、酸化ビ
スマスをBi2O3に、酸化バナジウムをV2O5に、酸化
リンをP2O5に、酸化ホウ素をB2O3に、酸化シリコン
をSiO2に、酸化マグネシウムをMgOに、酸化カル
シウムをCaOに、酸化バリウムをBaOに、酸化スト
ロンチウムをSrOにそれぞれ換算したとき、主成分に
対する添加物の比率が0.5〜15wt%であり、主成分
に対する第1副成分の比率が0.1〜10.0wt%であ
り、主成分に対する第2副成分の比率が0.1〜10wt
%であるフェライト。 - 【請求項2】 第1副成分の酸化シリコンと第2副成分
の酸化マグネシウムとが、タルク〔Mg3Si4O10(O
H)2〕に換算して主成分に対し0.5〜8wt%含有さ
れる請求項1のフェライト。 - 【請求項3】 Ni−Cu−Zn系フェライトである請
求項1または2のフェライト。 - 【請求項4】 1t/cm2の圧力で加圧したときのインダ
クタンスの変化率が±5%以内である請求項1〜3のい
ずれかのフェライト。 - 【請求項5】 −20〜+60℃の温度範囲における初
透磁率の相対温度係数が±10ppm以内である請求項1
〜4のいずれかのフェライト。 - 【請求項6】 Ni−Cu系フェライトである請求項1
または2のフェライト。 - 【請求項7】 0.5t/cm2の圧力で加圧したときのイ
ンダクタンスの変化率が±5%以内である請求項6のフ
ェライト。 - 【請求項8】 −20〜+60℃の温度範囲における初
透磁率の相対温度係数が±20ppm以内である請求項6
または7のフェライト。 - 【請求項9】 請求項1〜8のいずれかのフェライトか
らなるコアを有し、このコアが樹脂モールドされている
インダクタ。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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