KR100298027B1

KR100298027B1 - 고각형페라이트코어

Info

Publication number: KR100298027B1
Application number: KR1019980037779A
Authority: KR
Inventors: 권형주; 한대희; 유지태; 강태현
Original assignee: 문창호; 삼화전자공업 주식회사
Priority date: 1998-09-14
Filing date: 1998-09-14
Publication date: 2001-11-14
Also published as: KR20000019600A

Abstract

본 발명은 Mn-Zn계 페라이트 코어에 관련된 것으로써, 어몰퍼스 합금계 코어 보다 저렴한 비용으로 제조함과 아울러, 포화자속밀도와 각형비의 특성이 개선되도록 하는데 목적을 두고 있다.

본 발명의 Mn-Zn계 페라이트 코어는 산화철(Fe₂O₃), 산화망간(Mn₃O₄), 산화아연(ZnO)으로 이루어진 주성분의 분말을 각각 몰퍼센트로 계량하여 혼합하고, 상기 혼합된 분말을 900℃에서 2시간 동안 열처리한다. 상기 열처리된 분말을 기준으로 무게퍼센트로 계량하여 각각 탄산칼슘(CaCO₃), 산화규소(SiO₂), 산화알루미늄(Al₂0₃), 산화바나듐(V₂O₅)을 일정량 첨가하여 습식 분쇄한 후, 3%의 폴리비닐알코올 용액을 전체 페라이트 코어의 구성물질의 10무게퍼센트 만큼 첨가하여 혼합하고, 압착한 후 소결하여 제조한다.

Description

고각형 페라이트 코어

본 발명은 도 1에서와 같이 1차측에서 직류정류된 전류를 트렌지스터 등의 스위칭소자를 이용하여 고주파로 전환함과 동시에 2차측에서의 신호에 따라 펄스폭을 제어하는 방식 즉, SMPS( Switch Mode Power Supply) 방식의 전자부품 등에 이용하는 가포화 리엑터용 페라이트 코어(10)에 관련된 것이다. 상기 2차측에서 펄스폭을 제어하는 가포화 리엑터용 페라이트 코어(10)는 SMPS에 있어서 핵심부품이며 그 전자기적 특성이 전자회로에 중요한 역할을 한다.

특히, 가포화 리엑터용 페라이트 코어에 있어서 펄스폭을 제어하는 신호는 시간의 지연없이 순간적으로 정확히 변환시켜 주어야 하기 때문에 각형비가 매우 중요한데 그 각형비는 페라이트 코어의 자장(A/m) 대비 자속(mT)의 변화에 의하여 구할 수 있다.

종래의 가포화 리엑터용 페라이트 코어의 한 예로서 Mn-Zn계 페라이트 코어를 사용했을 때 그 각형비는 도 2에서 알 수 있는 것처럼 코어에 자장(A/m)을 걸어주었을 때 자속(mT)의 변화를 ⓛ의 그래프로 나타내고, 코어에 자장(A/m)을 해제하였을 때 자속(mT)의 변화를 ②의 그래프로 나타내어 Bm점과 Br점의 값을 구하고 Br/Bm을 계산하면 0.3∼0.4정도가 된다.

상기와 같이 종래의 Mn-Zn계 페라이트 코어는 각형비가 낮기 때문에 SMPS의 부품으로 사용하는 것은 품질면에서 부적절하므로 각형비가 0.85 이상이 되는 어몰퍼스 합금계의 코어를 사용하고 있다.

상기 어몰퍼스 합금을 사용하는 코어는 제품이 요구하는 충분한 각형비를 얻을 수 있지만 Mn-Zn계 페라이트 코어에 비하여 5배 이상의 고비용으로 제조되기 때문에 SMPS 가격을 다운시키는데는 한계가 있다.

본 발명은 자속밀도가 350mT 이상으로 높고 각형비가 0.85 이상이 되는 Mn-Zn계 페라이트 코어를 제조하여 가포화 리엑터용의 코어로 사용한다.

본 발명의 Mn-Zn계 페라이트 코어는 산화철(Fe₂O₃)을 51∼53 몰퍼센트, 산화망간(Mn₃O₄)을 38∼43 몰퍼센트, ZnO를 5∼10 몰퍼센트로 구성한 페라이트 분말을 혼합한 다음, 열처리한 후 초 투자율, 자속밀도, 잔류자속밀도, 보자력, 각형비 등의 전자기적 특성이 최상이 되도록 탄산칼슘(CaCO₃), 산화규소(SiO₂), 산화알루미늄(Al₂0₃), 산화바나듐을 각각 소정의 무게퍼센트 씩 첨가하여 구성한다.

따라서, 본 발명의 목적은 적어도 포화자속밀도와 각형비의 특성이 우수하고 어몰퍼스 합금계 코어 보다 저렴한 비용으로 제조할 수 있는 Mn-Zn계 페라이트 코어를 제공하는데 있다.

도 1은 페라이트 코어가 사용되는 SMPS( Switch Mode Power Supply) 전자부품의 회로도의 한 예를 나타내고,

도 2는 종래의 Mn-Zn계 페라이트 코어의 각형비(Br/Bm)의 특성을 나타내는 그래프이고,

도 3은 본 발명의 Mn-Zn계 페라이트 코어의 각형비(Br/Bm)의 특성을 나타내는 그래프이다.

본 발명의 Mn-Zn계 페라이트 코어는 산화철(Fe₂O₃), 산화망간(Mn₃O₄), 산화아연(ZnO)이 각각 소정의 몰퍼센트 비율로 혼합된 분말을 기준으로 하여 그 분말에 탄산칼슘(CaCO₃)이 0∼0.3무게퍼센트, 산화규소(SiO₂)가 0∼0.05무게퍼센트, 산화알루미늄(Al₂0₃)이 0∼0.5무게퍼센트, 산화바나듐(V₂O₅)이 0∼0.3무게퍼센트 범위 내에서 첨가되어 제조되는 것을 특징으로한다.

상기 분말의 몰퍼센트 비율은 산화철(Fe₂O₃)이 51∼53 몰퍼센트, 산화망간(Mn₃O₄)이 38∼43몰퍼센트, 산화아연(ZnO)이 5∼10몰퍼센트 범위 내에서 배합된다.

상기와 같이 Mn-Zn계 페라이트 코어의 성분 물질을 배합하여 1 ton/㎠의 압력으로 압착 성형하여 성형체를 형성한 후, 1300℃에서 소성한다.

이하에 본 발명의 Mn-Zn계 페라이트 코어의 제조방법을 상세히 설명한다.

산화철(Fe₂O₃), 산화망간(Mn₃O₄), 산화아연(ZnO)으로 이루어진 페라이트코어의 주성분 분말을 16개의 시료를 구성하여 비교한 표 1에 따라 각각 몰퍼센트로 계량하여 볼 밀(ball mill)로 건식으로(원료 : 100g, 스틸 볼(steel ball)(4/16inch) : 2.0kg) 10시간 혼합하고, 상기 혼합된 분말을 900℃에서 2시간 동안 열처리한다.

상기 열처리된 분말에 탄산칼슘(CaCO₃), 산화규소(SiO₂), 산화알루미늄(Al₂0₃), 산화바나듐(V₂O₅)을 표 1의 시료 구성비에 따라 각각 무게퍼센트로 계량(전체 주성분의 분말을 기준으로 함)하여 첨가하고(원료 100g, 스틸 볼(steel ball) 2.5kg, 볼 크기 1/16inch, 슬러리(slurry) 농도 50%, 150rpm) 1시간 습식 분쇄하여 분말 입경을 1.0~1.2㎛로 제조한 후, 3%의 폴리비닐알코올 용액을 전체 페라이트 코어의 구성물질의 10무게퍼센트 만큼 첨가하여 혼합하고, 1 ton/㎠의 압력으로 압착 성형하여 페라이트 코어의 성형체를 제조한 후, 1300℃에서 다시 소성하여 페라이트 코어의 소결체를 얻는다.

상기와 같이 제작된 페라이트 코어의 전자기적 특성을 각각 비교하여 보면 표 1에서 알수 있는 것처럼 페라이트 코어의 주된 조성물질 중 각 시료마다 산화철(Fe₂O₃)은 51∼53몰퍼센트의 범위 내로 하고, 산화망간(Mn₃O₄)은 38∼44몰퍼센트의 범위 내로 하고, 산화아연(ZnO)은 4∼10몰퍼센트의 범위 내로 배합한 상태에서 페라이트 코어의 부조성물 즉, 탄산칼슘(CaCO₃)이 0∼0.2무게퍼센트, 산화규소(SiO₂)가 0∼0.05무게퍼센트, 산화알루미늄(Al₂0₃)이 0∼0.5무게퍼센트, 산화바나듐(V₂O₅)이 0∼0.2무게퍼센트 범위 내에서 첨가되어 구성되었을 때 각형비(Br/Bm)는 1kHz,250A/m의 조건에서 0.80∼0.92의 분포를 보이고 있다.

또, 보자력 Hc(A/m)은 16∼33, Br(mT)은 170∼370, Bm(mT)은 320∼500, 투자율(μ)은 540∼2,200의 분포를 보이고 있다.

페라이트 성분조성과 전자기적특성

시료	주 조 성(몰퍼센트)	부 조 성(중량퍼센트)	μiac(10KHz)	Bm(mT)	Bm(mT)	Hc(A/m)	Br/Bm
시료	Fe₂O₃	Mn₃O₄	μiac(10KHz)	Bm(mT)	Bm(mT)	Hc(A/m)	Br/Bm	ZnO	CaCO₃	SiO₂	Al₂O₃	V₂O₅
S-1	51	41	8					1087	378	341	33	0.85
S-2	51	40	9					1111	381	340	30	0.89
S-3	51	39	10					1274	383	340	27	0.88
S-4	51.5	42.5	6					878	412	367	25	0.89
S-5	51.5	40.5	8	0.2	0.05			1134	388	338	27	0.87
S-6	51.5	39.5	9					1266	395	345	23	0.87
S-7	51.5	38.5	10			0.3	0.2	1480	395	338	20	0.85
S-8	51.5	42.5	6	0.08	0.01			1010	421	370	23	0.87
S-9	51.5	42.5	6	0.05	0.01			940	410	357	25	0.87
S-10	51.5	42.5	6	0.2	0.01		0.01	615	410	357	20	0.87
S-11	51.5	42.5	6	0.1	0.01	0.2	0.1	1155	401	355	31	0.92
S-12	52.0	44.0	4					540	320	288	40	0.90
S-13	52.0	40.0	8					1316	396	332	22	0.84
S-14	52.0	39.0	9					1253	404	332	17	0.82
S-15	52.0	38.0	10					1527	412	331	17	0.80
S-16	53.0	38.0	9					2200	500	170	16	0.84

상기와 같은 조성비로 제조되는 본 발명의 Mn-Zn계 페라이트 코어는 도 3에서 알 수 있는 것처럼 1kHz,250A/m의 조건에서 코어에 자장(A/m)을 걸어주었을 때 자속(mT)의 변화를 ⓛ의 그래프로 나타내고, 코어에 자장(A/m)을 해제하였을 때 자속(mT)의 변화를 ②의 그래프로 나타내어 각형비(Br/Bm)를 측정한 결과 0.8∼0.92 정도가 되므로 코어의 전자기적 특성 중 가장 중요한 요소의 하나인 각형비의 문제는 해결되었음을 알 수 있다.

본 발명의 페라이트 코어는 산화철(Fe₂O₃), 산화망간(Mn₃O₄), 산화아연(ZnO)을 주성분의 분말로 하고, 그 분말에 탄산칼슘(CaCO₃), 산화규소(SiO₂), 산화알루미늄(Al₂0₃), 산화바나듐(V₂O₅)을 각각 소정량 혼합하고 소성하는 과정을 거침으로써 저렴한 비용으로 전자기적 특성 즉, 포화자속밀도가 높고, 각형비가 크게 개선되는 효과를 얻을 수 있다.

Claims

산화철(Fe₂O₃)이 51∼53 몰퍼센트, 산화망간(Mn₃O₄)이 38∼43몰퍼센트, 산화아연(ZnO)이 5∼10몰퍼센트 범위 내에서 혼합된 분말을 기준으로 하여 그 분말에 탄산칼슘(CaCO₃)이 0∼0.3무게퍼센트, 산화규소(SiO₂)가 0∼0.05무게퍼센트, 산화알루미늄(Al₂0₃)이 0∼0.5무게퍼센트, 산화바나듐(V₂O₅)이 0∼0.3무게퍼센트 범위 내에서 첨가되어 이루어진 것을 특징으로하는 페라이트 코어.
제1항에 있어서, 1kHz,250A/m의 조건에서 각형비가 0.85 이상이 되도록 이루어진 것을 특징으로하는 페라이트 코어.