KR102419883B1 - 페라이트 코어 및 이를 포함하는 코일 부품 - Google Patents

페라이트 코어 및 이를 포함하는 코일 부품 Download PDF

Info

Publication number
KR102419883B1
KR102419883B1 KR1020180013053A KR20180013053A KR102419883B1 KR 102419883 B1 KR102419883 B1 KR 102419883B1 KR 1020180013053 A KR1020180013053 A KR 1020180013053A KR 20180013053 A KR20180013053 A KR 20180013053A KR 102419883 B1 KR102419883 B1 KR 102419883B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
grains
ferrite core
grain boundaries
mol
sio
Prior art date
Application number
KR1020180013053A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190093434A (ko
Inventor
이현지
염재훈
김성훈
배석
이상원
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지이노텍 주식회사 filed Critical 엘지이노텍 주식회사
Priority to KR1020180013053A priority Critical patent/KR102419883B1/ko
Priority to US16/965,109 priority patent/US12002606B2/en
Priority to PCT/KR2019/001153 priority patent/WO2019151730A1/ko
Priority to CN201980010862.3A priority patent/CN111656464A/zh
Publication of KR20190093434A publication Critical patent/KR20190093434A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102419883B1 publication Critical patent/KR102419883B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F3/00Cores, Yokes, or armatures
    • H01F3/08Cores, Yokes, or armatures made from powder
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
    • H01F1/10Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials non-metallic substances, e.g. ferrites, e.g. [(Ba,Sr)O(Fe2O3)6] ferrites with hexagonal structure
    • H01F1/11Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials non-metallic substances, e.g. ferrites, e.g. [(Ba,Sr)O(Fe2O3)6] ferrites with hexagonal structure in the form of particles
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/012Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials adapted for magnetic entropy change by magnetocaloric effect, e.g. used as magnetic refrigerating material
    • H01F1/017Compounds
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/34Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials non-metallic substances, e.g. ferrites
    • H01F1/342Oxides
    • H01F1/344Ferrites, e.g. having a cubic spinel structure (X2+O)(Y23+O3), e.g. magnetite Fe3O4
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24Magnetic cores
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24Magnetic cores
    • H01F27/255Magnetic cores made from particles
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28Coils; Windings; Conductive connections
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2895Windings disposed upon ring cores

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Magnetic Ceramics (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)

Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 페라이트 코어는 30 내지 40mol%의 Mn, 5 내지 15mol%의 Zn 및 50 내지 60mol%의 Fe를 포함하는 결정립(grain)들을 포함하는 복수의 결정립, 및 상기 복수의 결정립 간 복수의 결정립계(grain boundary)를 포함하고, 상기 복수의 결정립 및 상기 복수의 결정립계는 Co, Ni, SiO2, CaO 및 Ta2O5를 포함하고, 상기 Co 및 상기 Ni의 함량은 상기 복수의 결정립계(grain boundary)에서보다 상기 복수의 결정립 내부에서 2배 이상 더 높고, 상기 SiO2, 상기 CaO 및 상기 Ta2O5의 함량은 상기 복수의 결정립 내부에서보다 상기 복수의 결정립계에서 2배 이상 더 높으며, 투자율이 3000 이상이고, 코어 손실이 800 이하이다.

Description

페라이트 코어 및 이를 포함하는 코일 부품{FERRITE CORE AND COIL COMPONENT COMPRISING THE SAME}
본 발명은 페라이트 코어에 관한 것으로, 보다 상세하게는 페라이트 코어 및 이를 포함하는 코일 부품에 관한 것이다.
자동차 관련 기술의 발전에 따라, 차량용 전장부품 기술에 관한 관심이 높아지고 있다. 차량용 전장부품 기술은, 크게 차량용 반도체, 텔레매틱스, 차량용 디스플레이, 배터리, 모터, 카메라 모듈 등으로 구분될 수 있다. 차량용 전장부품으로는, 인덕터, 쵸크 코일, 변압기, 모터, DCDC 컨버터용 트랜스포머, EMI차폐 부재 등이 있으며, 이들 차량용 전장부품에는 페라이트 코어 및 코일을 포함하는 코일 부품이 필수적으로 포함될 수 있다.
일반적으로, 페라이트 코어에 대하여 요구되는 자기적 특성은 높은 투자율 및 낮은 코어 손실이다. 이러한 자기적 특성을 얻기 위하여, 페라이트 코어를 위한 조성물은 페라이트 코어를 구성하는 주요 성분 외에 다양한 첨가제를 포함할 수 있다.
다만, 첨가제 중 일부는 페라이트 코어의 자기적 특성을 높이는 역할을 하나, 페라이트 코어 내 결정립들 간 결정립계(grain boundary)를 증가시킬 수도 있다. 페라이트 코어 내 결정립들 간 결정립계가 증가하게 되면, 페라이트 코어의 강도 및 성형성이 낮아지며, 이에 따라 페라이트 코어의 신뢰성이 낮아지는 문제가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 자기적 특성이 우수하고, 성형성이 뛰어난 페라이트 코어, 및 이를 포함하는 코일 부품을 제공하는데 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 페라이트 코어는 30 내지 40mol%의 Mn, 5 내지 15mol%의 Zn 및 50 내지 60mol%의 Fe를 포함하는 결정립(grain)들을 포함하는 복수의 결정립, 및 상기 복수의 결정립 간 복수의 결정립계(grain boundary)를 포함하고, 상기 복수의 결정립 및 상기 복수의 결정립계는 Co, Ni, SiO2, CaO 및 Ta2O5를 포함하고, 상기 Co 및 상기 Ni의 함량은 상기 복수의 결정립계(grain boundary)에서보다 상기 복수의 결정립 내부에서 2배 이상 더 높고, 상기 SiO2, 상기 CaO 및 상기 Ta2O5의 함량은 상기 복수의 결정립 내부에서보다 상기 복수의 결정립계에서 2배 이상 더 높으며, 투자율이 3000 이상이고, 코어 손실이 800 이하이다.
상기 복수의 결정립 및 상기 복수의 결정립계는 Nb2O5 및 V2O5를 더 포함하며, 상기 Nb2O5 및 상기 V2O5는 상기 복수의 결정립 내부에서보다 상기 복수의 결정립계에서 더 높은 함량으로 분포될 수 있다.
상기 SiO2는 1 내지 200ppm으로 포함될 수 있다.
상기 SiO2는 50 내지 150ppm으로 포함될 수 있다.
상기 Co는 1500 내지 5500ppm으로 포함될 수 있다.
상기 Ni는 300 내지 500ppm으로 포함될 수 있다.
상기 CaO는 400 내지 600ppm으로 포함될 수 있다.
상기 Ta2O5는 400 내지 600ppm으로 포함될 수 있다.
상기 Nb2O5는 250 내지 400ppm으로 포함될 수 있다.
상기 V2O5는 400 내지 600ppm으로 포함될 수 있다.
상기 복수의 결정립 간 평균 이격 거리는 0.5 내지 3㎛일 수 있다.
상기 복수의 결정립 간 평균 이격 거리는 1 내지 2㎛일 수 있다.
상기 복수의 결정립의 평균 입경은 3 내지16㎛일 수 있다.
상기 복수의 결정립의 평균 입경은 7 내지12㎛일 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 코일부품은 Mn-Zn계 페라이트 코어, 그리고 상기 Mn-Zn계 페라이트 코어에 권선되는 코일을 포함하며, 상기 Mn-Zn계 페라이트 코어는, 30 내지 40mol%의 Mn, 5 내지 15mol%의 Zn 및 50 내지 60mol%의 Fe를 포함하는 결정립(grain)들을 포함하는 복수의 결정립, 및 상기 복수의 결정립 간 복수의 결정립계(grain boundary)를 포함하고, 상기 복수의 결정립 및 상기 복수의 결정립계는 Co, Ni, SiO2, CaO 및 Ta2O5를 포함하고, 상기 Co 및 상기 Ni의 함량은 상기 복수의 결정립계(grain boundary)에서보다 상기 복수의 결정립 내부에서 2배 이상 더 높고, 상기 SiO2, 상기 CaO 및 상기 Ta2O5의 함량은 상기 복수의 결정립 내부에서보다 상기 복수의 결정립계에서 2배 이상 더 높으며, 투자율이 3000 이상이고, 코어 손실이 800 이하이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 투자율이 높고, 코어 손실이 낮은 페라이트 코어를 얻을 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예에 따른 페라이트 코어는 투자율 및 코어 손실 등의 자기적 특성이 우수함과 동시에, 강도가 높고, 성형성 및 가공성이 우수할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 페라이트 코어는 차량용 또는 산업용에 다양하게 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 코일 부품의 한 예이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 페라이트 코어의 일부 확대도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 페라이트 코어를 광학현미경으로 촬영한 사진이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 페라이트 코어 내 일부 첨가제의 함량 분포도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 페라이트 코어 내 나머지 첨가제의 함량 분포도이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 페라이트 코어의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 7은 실시예 3, 실시예 4, 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 페라이트 코어의 광학현미경으로 촬영한 사진이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 코일 부품의 한 예이다.
도 1을 참조하면, 도 3을 참조하면, 코일부품(100)은 페라이트 코어(110) 및 페라이트 코어(110) 상에 권선되는 코일(120)을 포함한다. 이때, 페라이트 코어(110)는 토로이달(toroidal) 형상일 수 있으며, 코일(120)은 페라이트 코어(110) 상에 권선되는 제1 코일(122) 및 제1 코일(122)에 대칭하도록 권선되는 제2 코일(124)을 포함할 수 있다. 제1 코일(122) 및 제2 코일(124)은 각각 토로이달 형상의 페라이트 코어(110)의 상면(S1), 외주면(S2), 하면(S3) 및 내주면(S4)에 권선될 수 있다. 페라이트 코어(110)와 코일(120) 사이에는 페라이트 코어(110)와 코일(120)을 절연하기 위한 보빈이 더 배치될 수 있다. 코일(120)은 표면이 절연 소재로 피복된 도선으로 이루어질 수 있다. 도선은 표면이 절연 물질로 피복된 구리, 은, 알루미늄, 금, 니켈, 주석 등일 수 있고, 도선의 단면은 원형 또는 각형을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 코일 부품은, 예를 들어 인덕터, 쵸크 코일, 변압기, 모터, DCDC 컨버터용 트랜스포머, EMI차폐 등에 다양하게 적용될 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니며, 차량용 및 산업용으로 다양하게 적용될 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 페라이트 코어(110)는 Mn, Zn 및 Fe를 포함하는 Mn-Zn 계 페라이트 코어일 수 있다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 페라이트 코어의 일부 확대도이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 페라이트 코어를 광학현미경으로 촬영한 사진이며, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 페라이트 코어 내 일부 첨가제의 함량 분포도이고, 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 페라이트 코어 내 나머지 첨가제의 함량 분포도이다.
도 2 내지 3을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 페라이트 코어(110)는 Mn, Zn 및 Fe를 포함하는 결정립(grain, 200)들 및 결정립들 간 결정립계(grain boundary, 210)들을 포함한다. 여기서, 결정립(200)들은 Mn, Zn 및 Fe의 총 함량 대비 Mn을 30 내지 40mol%, 바람직하게는 33 내지 39mol%, 더욱 바람직하게는 35 내지 38mol%를 포함하고, Zn을 5 내지 15mol%, 바람직하게는 7 내지 13mol%, 더욱 바람직하게는 9 내지 11mol%로 포함하며, Fe를 50 내지 60mol%, 바람직하게는 51 내지 57mol%, 더욱 바람직하게는 52 내지 54mol%를 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명의 한 실시예에 따른 페라이트 코어(110)는 Co, Ni, SiO2, CaO 및 Ta2O5를 더 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 한 실시예에 따른 페라이트 코어(110)는 Nb2O5 및 V2O5를 더 포함할 수도 있다.
도 4 내지 5를 참조하면, Co 및 Ni는 결정립(200)들 간 결정립계(grain boundary, 210)에서보다 결정립(200)들 내부에서 더 높은 함량으로 분포되고, SiO2, CaO 및 Ta2O5는 결정립(200)들 내부에서보다 결정립들 간 결정립계(210)에서 더 높은 함량으로 분포될 수 있다. 그리고, Nb2O5 및 V2O5도 결정립(200)들 내부에서보다 결정립들 간 결정립계(210)에서 더 높은 함량으로 분포될 수 있다. 예를 들어, Co 및 Ni는 결정립(200)들 간 결정립계(grain boundary, 210)에서보다 결정립(200)들 내부에서 2배 이상 더 높은 함량으로 분포되고, SiO2, CaO 및 Ta2O5는 결정립(200)들 내부에서보다 결정립들 간 결정립계(210)에서 2배 이상 더 높은 함량으로 분포될 수 있다. 그리고, Nb2O5 및 V2O5도 결정립(200)들 내부에서보다 결정립들 간 결정립계(210)에서 2배 이상 더 높은 함량으로 분포될 수 있다.
여기서, Co2 +는 결정립(200) 내부에서 Fe2 +와 치환될 수 있다. 이에 따라, 페라이트 코어(110)의 투자율에 대한 온도 의존성을 향상시키게 되며, 자기이방성(anisotropy)를 제어할 수 있다.
그리고, Ni는 결정립(200) 내부에서 페라이트 코어(110)의 Zn을 대체하므로, Fe2O3의 상대적 함량을 증가시키게 된다. 이에 따라, 코어 손실이 발현하기 시작하는 최소 온도를 높일 수 있다.
다음으로, SiO2는 자기적 특성을 개선하며, 결정립(grain, 200)을 입성장시킬 수 있다. 다만, SiO2는 1 내지 200ppm, 바람직하게는 50 내지 150ppm로 포함될 수 있다. SiO2가 200ppm을 초과하여 포함되면, 결정립(200)이 과대 성장하게 되어, 결정립(200)의 평균 입경이 지나치게 커지게 되며, 이와 함께 결정립들 간 간격, 즉 결정립(200)들 간 결정립계(210)의 거리도 넓어지게 될 수 있다. 이에 따라, 페라이트 코어의 투자율이 낮아지고, 손실이 높아질 수 있다.
다음으로, CaO는 페라이트 코어(110)의 고주파 반응성(high frequency response)을 향상시킬 수 있다. 그리고, CaO는 주로 결정립계(grain boundary, 210)에 존재하므로, 히스테리시스(hysteresis) 손실을 줄이는 역할을 한다.
다음으로, V2O5는 결정립계(210)에 리퀴드 필름(liquid film)을 형성하여 결정립(200)의 입성장을 억제하는 역할을 한다.
다음으로, Ta2O5는 결정립계(210)에서의 저항 증가로 인하여, 결정립(200)의 과대 입성장을 억제하는 역할을 한다.
그리고, SiO2 및 CaO가 함께 사용되면, CaO를 결정립계(210)에 석출시키며, 이에 따라 결정립계(210)의 저항을 증가시켜, 결정립(200)의 과대 입성장을 억제하는 역할을 한다.
이와 같이, V2O5, Ta2O5, 및 SiO2+CaO는 결정립(200)의 과대 입성장을 억제하며, 결과적으로 와전류 손실이 감소될 수 있다.
또한, SiO2 및 CaO가 Ta2O5와 함께 사용될 경우, Ta2O5는 CaO가 결정립계(grain boundary, 210)에 고르게 분포하도록 도와주며, 이에 따라 히스테리시스 손실을 줄일 수 있다. 여기서, Ta2O5는 Nb2O5 또는 ZrO2와 대체될 수 있으며, Nb2O5 또는 ZrO2도 Ta2O5와 동일한 역할을 하여 페라이트 코어(110)의 히스테리시스 손실을 줄일 수 있다.
다시 도 2 내지 3을 참조하면, 페라이트 코어(110) 내 결정립(200)들 사이의 평균 간격, 즉 결정립(200)들 간 평균 이격 거리(d)는 0.5 내지 3㎛, 바람직하게는 1 내지 2㎛일 수 있고, 결정립(200)들의 평균 입경(D)은 3 내지 16㎛, 바람직하게는 7 내지 12㎛일 수 있다. 결정립(200)들 간 평균 이격 거리(d)와 결정립(200)들의 평균 입경(D)이 이러한 수치범위를 만족할 경우, 투자율이 높고, 코어 손실이 낮으며, 성형성, 가공성 및 강도가 우수하여 신뢰성이 높은 페라이트 코어를 얻을 수 있다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 페라이트 코어의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 6을 참조하면, 원재료, CoO 및 NiO를 혼합한다(S600). 여기서, 원재료는 순도 99% 이상의 Fe2O3, Mn3O4 및 ZnO를 포함할 수 있으며, 원재료, CoO 및 NiO는 볼밀을 이용하여 12 내지 24시간, 바람직하게는 약 18시간 동안 20 내지 30rpm, 바람직하게는 약 24rpm으로 혼합될 수 있다. 이때, CoO는 1500 내지 5500ppm, 바람직하게는 2500 내지 3500ppm, 더욱 바람직하게는 3000 내지 4000ppm으로 첨가될 수 있으며, NiO는 300 내지 500ppm, 더욱 바람직하게는 350 내지 450ppm으로 첨가될 수 있다.
다음으로, 혼합된 원재료, CoO 및 NiO의 하소 공정을 수행한다(S602). 이때, 혼합된 원재료, CoO 및 NiO는 승온 속도 약3.33℃/min으로 최대 온도 900 내지 1000℃, 바람직하게는 약 950℃까지 승온되도록 4 내지 6시간, 바람직하게는 약 5시간동안 처리될 수 있다. 하소 공정을 통하여 혼합된 원재료, CoO 및 NiO의 밀도가 향상될 수 있다.
다음으로, 슬러리를 제조한다(S604). 이를 위하여, 하소 공정을 거친 분말을 용매, 바인더 및 분산제와 혼합한 후 10시간 이상 교반할 수 있다. 이때, 용매는 증류수일 수 있고, 바인더는 폴리비닐알코올일 수 있다. 바인더는 분말의 약 1wt%로 포함되고, 분산제는 분말의 약 0.1 내지 0.3wt%로 포함될 수 있다.
다음으로, 분무 건조 공정을 수행한다(S606). 이를 위하여, 챔버 내에 슬러리가 지속적으로 투입될 수 있으며, 분무 건조 공정을 위하여 로터리 아토마이저(rotary atomizer) 및 스프레이 드라이어(spray dryer)가 사용될 수 있다. 이때, 챔버의 인렛 온도는 약 160℃ 이고, 아웃렛 온도는 약 100℃일 수 있으며, 1500mm의 챔버 지름을 기준으로 슬러리가 약 12kg/hr의 속도로 주입될 수 있고, 로터리 아토마이저의 회전 속도는 약 7000rpm으로 설정될 수 있다. 분무 건조 공정을 거치면, 입자가 구형으로 과립화(granulation)될 수 있다.
다음으로, 추가의 첨가제를 혼합한다(S608). 여기서, 추가의 첨가제는 SiO2, CaO 및 Ta2O5를 포함할 수 있다. 또한, 추가의 첨가제는 Nb2O5 및 V2O5를 더 포함할 수도 있다. 여기서, SiO2는 1 내지 200ppm, 바람직하게는 50 내지 150ppm으로 첨가될 수 있고, CaO는 400 내지 600ppm, 바람직하게는 450 내지 550ppm으로 첨가될 수 있으며, Ta2O5는 400 내지 600ppm, 바람직하게는 450 내지 550ppm으로 첨가될 수 있다. 그리고, Nb2O5는 250 내지 450ppm, 바람직하게는 300 내지 400ppm으로 첨가될 수 있으며, V2O5는 400 내지 600ppm, 바람직하게는 450 내지 550ppm으로 첨가될 수 있다.
다음으로, 코어를 성형 및 소결한다(S610). 이를 위하여, 단위 면적 당 4 내지 5톤의 압력으로 성형할 수 있으며, 최대 1360℃에서 6시간 유지할 수 있다.
이후, 표면 폴리싱 공정 등을 추가로 수행할 수 있다.
이하, 실시예 및 비교예를 이용하여 더욱 상세하게 설명한다.
실시예 및 비교예에 따른 페라이트 코어를 제조하기 위하여, 원재료로 Mn 36.3mol%, Zn 10mol%, Fe 53.5mol%를 첨가하였으며, 추가의 첨가제의 양은 아래 표 1과 같이 조절하여 도 6의 제조 방법과 같이 수행하였다.
실험번호 CoO(ppm) NiO(ppm) Ta2O5(ppm) CaO(ppm) SiO2(ppm) Nb2O5(ppm) V2O5(ppm)
실시예 1 3500 400 500 500 100 - -
실시예 2 3500 400 500 500 100 - 500
실시예 3 3500 400 500 500 100 350 500
실시예 4 3500 400 500 500 200 350 500
비교예 1 3500 400 500 500 300 350 500
비교예 2 3500 400 500 500 400 350 500
표 2는 실시예 및 비교예에 따라 제조된 페라이트 코어의 투자율 및 코어 손실을 측정한 결과이고, 도 7은 실시예 3, 실시예 4, 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 페라이트 코어의 광학현미경으로 촬영한 사진이다.
실험번호 투자율 손실(mw/cc)
실시예 1 3008 732
실시예 2 3001 632
실시예 3 3321 423
실시예 4 3379 501
비교예 1 3629 852
비교예 2 3866 997
표 1 내지 2를 참조할 때, 본 발명의 실시예에 따르면, 투자율이 3000이상이고, 손실이 800이하인 Mn-Zn 계 페라이트 코어를 얻을 수 있음을 알 수 있다. 특히, 실시예 3과 같이, 첨가제로 Nb2O5 및 V2O5가 더 첨가될 경우, 손실은 500이하로 낮아질 수 있다. 또한, 실시예 3, 실시예 4, 비교예 1 및 비교예 2를 비교하면, SiO2의 함량을 200ppm 이하로 제한할 경우, 결정립의 평균 입경 및 결정립들 간 평균 이격 거리가 작아지므로, 보다 높은 투자율 및 낮은 코어 손실을 얻을 수 있음을 알 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (15)

  1. 30 내지 40mol%의 Mn, 5 내지 15mol%의 Zn 및 50 내지 60mol%의 Fe를 포함하는 결정립(grain)들을 포함하는 복수의 결정립, 및 상기 복수의 결정립 간 복수의 결정립계(grain boundary)를 포함하고,
    상기 복수의 결정립 및 상기 복수의 결정립계는 Co, Ni, SiO2, CaO 및 Ta2O5를 포함하고,
    상기 Co 및 상기 Ni의 함량은 상기 복수의 결정립계(grain boundary)에서보다 상기 복수의 결정립 내부에서 2배 이상 더 높고,
    상기 SiO2, 상기 CaO 및 상기 Ta2O5의 함량은 상기 복수의 결정립 내부에서보다 상기 복수의 결정립계에서 2배 이상 더 높은 페라이트 코어.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 결정립 및 상기 복수의 결정립계는 Nb2O5 및 V2O5를 더 포함하며,
    상기 Nb2O5 및 상기 V2O5는 상기 복수의 결정립 내부에서보다 상기 복수의 결정립계에서 더 높은 함량으로 분포되는 페라이트 코어.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 SiO2는 1 내지 200ppm으로 포함되는 페라이트 코어.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 SiO2는 50 내지 150ppm으로 포함되는 페라이트 코어.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 Co는 1500 내지 5500ppm으로 포함되는 페라이트 코어.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 Ni는 300 내지 500ppm으로 포함되는 페라이트 코어.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 CaO는 400 내지 600ppm으로 포함되는 페라이트 코어.
  8. 제1항에 있어서,
    Ta2O5는 400 내지 600ppm으로 포함되는 페라이트 코어.
  9. 제2항에 있어서,
    Nb2O5는 250 내지 400ppm으로 포함되는 페라이트 코어.
  10. 제2항에 있어서,
    V2O5는 400 내지 600ppm으로 포함되는 페라이트 코어.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 결정립 간 평균 이격 거리는 0.5 내지 3㎛인 페라이트 코어.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 결정립 간 평균 이격 거리는 1 내지 2㎛인 페라이트 코어.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 결정립의 평균 입경은 3 내지16㎛인 페라이트 코어.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 복수의 결정립의 평균 입경은 7 내지12㎛인 페라이트 코어.
  15. Mn-Zn계 페라이트 코어, 그리고
    상기 Mn-Zn계 페라이트 코어에 권선되는 코일을 포함하며,
    상기 Mn-Zn계 페라이트 코어는,
    30 내지 40mol%의 Mn, 5 내지 15mol%의 Zn 및 50 내지 60mol%의 Fe를 포함하는 결정립(grain)들을 포함하는 복수의 결정립, 및 상기 복수의 결정립 간 복수의 결정립계(grain boundary)를 포함하고,
    상기 복수의 결정립 및 상기 복수의 결정립계는 Co, Ni, SiO2, CaO 및 Ta2O5를 포함하고,
    상기 Co 및 상기 Ni의 함량은 상기 복수의 결정립계(grain boundary)에서보다 상기 복수의 결정립 내부에서 2배 이상 더 높고,
    상기 SiO2, 상기 CaO 및 상기 Ta2O5의 함량은 상기 복수의 결정립 내부에서보다 상기 복수의 결정립계에서 2배 이상 더 높은 코일 부품.
KR1020180013053A 2018-02-01 2018-02-01 페라이트 코어 및 이를 포함하는 코일 부품 KR102419883B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180013053A KR102419883B1 (ko) 2018-02-01 2018-02-01 페라이트 코어 및 이를 포함하는 코일 부품
US16/965,109 US12002606B2 (en) 2018-02-01 2019-01-28 Ferrite core and coil component comprising same
PCT/KR2019/001153 WO2019151730A1 (ko) 2018-02-01 2019-01-28 페라이트 코어 및 이를 포함하는 코일 부품
CN201980010862.3A CN111656464A (zh) 2018-02-01 2019-01-28 铁氧体磁芯和包含所述铁氧体磁芯的线圈部件

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180013053A KR102419883B1 (ko) 2018-02-01 2018-02-01 페라이트 코어 및 이를 포함하는 코일 부품

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190093434A KR20190093434A (ko) 2019-08-09
KR102419883B1 true KR102419883B1 (ko) 2022-07-12

Family

ID=67479429

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180013053A KR102419883B1 (ko) 2018-02-01 2018-02-01 페라이트 코어 및 이를 포함하는 코일 부품

Country Status (3)

Country Link
KR (1) KR102419883B1 (ko)
CN (1) CN111656464A (ko)
WO (1) WO2019151730A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102261729B1 (ko) 2019-07-19 2021-06-08 엘지이노텍 주식회사 자성 코어

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001057305A (ja) * 1998-06-25 2001-02-27 Tdk Corp 六方晶フェライト磁石
JP2005067950A (ja) * 2003-08-25 2005-03-17 Tdk Corp フェライト材料の製造方法
JP2006273673A (ja) * 2005-03-30 2006-10-12 Jfe Ferrite Corp Mn−Co−Zn系フェライトおよびその製造方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05299229A (ja) * 1992-04-20 1993-11-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd フェライト磁性体およびその製造方法
JPH06267726A (ja) * 1993-03-11 1994-09-22 Nippon Steel Corp 低損失マンガン亜鉛フェライトおよびその製造方法
JPH06310321A (ja) * 1993-04-22 1994-11-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd 酸化物磁性体材料
JP3278609B2 (ja) * 1998-03-27 2002-04-30 エフ・ディ−・ケイ株式会社 高周波用異方性傾斜Ni−Znフェライトコア
JP4129917B2 (ja) * 2003-01-10 2008-08-06 Tdk株式会社 フェライト材料およびその製造方法
JP2004300016A (ja) * 2003-03-20 2004-10-28 Taiyo Yuden Co Ltd フェライト焼結体、その製造方法及びインダクタ部品
CN103396111B (zh) * 2013-08-12 2016-01-13 江苏省晶石磁性材料与器件工程技术研究有限公司 一种高频宽温低损耗锰锌铁氧体及其制造工艺
JP6330645B2 (ja) * 2014-12-16 2018-05-30 Tdk株式会社 フェライトコア、電子部品、および、電源装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001057305A (ja) * 1998-06-25 2001-02-27 Tdk Corp 六方晶フェライト磁石
JP2005067950A (ja) * 2003-08-25 2005-03-17 Tdk Corp フェライト材料の製造方法
JP2006273673A (ja) * 2005-03-30 2006-10-12 Jfe Ferrite Corp Mn−Co−Zn系フェライトおよびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190093434A (ko) 2019-08-09
CN111656464A (zh) 2020-09-11
WO2019151730A1 (ko) 2019-08-08
US20210035717A1 (en) 2021-02-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7378036B2 (en) Ferrite material and electronic component using the same
KR20030081738A (ko) 연자성 분말의 제조 및 이를 이용한 인덕터의 제조방법
US8043522B2 (en) Ferrite material and method for producing ferrite material
JP2923268B2 (ja) 低温焼成用高周波軟磁性材料およびそれを用いたインダクターの製造方法
JP4532401B2 (ja) NiCuZn系フェライトおよびそれを用いた電子部品
KR102419883B1 (ko) 페라이트 코어 및 이를 포함하는 코일 부품
JP2002289421A (ja) 酸化物磁性材料、フェライトコア、コイル部品およびトランス
US12002606B2 (en) Ferrite core and coil component comprising same
JP4369936B2 (ja) NiCuZn系フェライトおよびそれを用いた電子部品
US6558566B2 (en) Oxide magnetic materials, chip components using the same, and method for producing oxide magnetic materials and chip components
JP6649799B2 (ja) フェライトコア、およびフェライトコアの製造方法
KR102261729B1 (ko) 자성 코어
JP2007063123A (ja) フェライト材料およびそれを用いた電子部品
JP3487552B2 (ja) フェライト材料
KR100279373B1 (ko) 연자성페라이트의제조방법
JP2006151742A (ja) フェライト材料およびそれを用いた電子部品
JP5105660B2 (ja) フェライト材料及びこれを用いたフェライトコア
TW202045457A (zh) 高阻抗錳鋅磁粉及磁芯的製造方法
EP3767648B1 (en) Magnetic core
KR100302071B1 (ko) 연자성페라이트의제조방법
CN112479697B (zh) 一种高频时兼具低温度系数和低损耗的MnZn铁氧体材料及制备方法
KR102394052B1 (ko) 연자성 합금, 연자성 코어 및 이를 포함하는 코일 부품
JP2006151741A (ja) フェライト材料およびそれを用いた電子部品
KR100302073B1 (ko) 연자성페라이트의제조방법
KR100302070B1 (ko) 연자성페라이트의제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant