KR20070066848A - ＮｉＣｕＺｎ계 페라이트 및 그것을 사용한 전자부품 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 NiCuZn계 페라이트는, 주성분으로서 산화 철이 Fe2O3 환산으로 45.0∼49.0몰%, 산화 구리가 CuO 환산으로 5.0∼14.0몰%, 산화 아연이 ZnO 환산으로 1.0∼32.0몰%, 산화 니켈이 NiO 환산으로 잔부 몰% 함유되어서 구성되어 있고, 주성분에 대해, 산화 비스머스가 Bi2O3 환산으로 0.25∼0.40중량%(단, 0.25중량%를 포함하지 않음), 산화 주석이 SnO2 환산으로 1.00∼2.50중량% 함유되어서 이루어지도록 구성되어 있으므로, 직류중첩 특성의 비약적인 향상을 도모할 수 있다.
NiCuZn계 페라이트, 산화철, 산화비스머스, 산화구리, 산화아연, 산화니켈, 산화주석, 직류중첩.
Description
도 1은 표 1의 결과를 그래프에 정리한 것이며, 횡축이 초투자율(μi), 종축이 초투자율(μi)의 10% 저하의 전류(Idc)(Idc 10%down과 동의)(mA)이다.
본 발명은 NiCuZn계 페라이트, 및 그것을 사용한 전자부품에 관한 것으로, 특히, 폐자로(閉磁路)를 형성하는 전자부품의 재료로서 사용되는 페라이트 및 그것을 사용하여 제조된 전자부품에 관한 것이다.
종래, Ni, Cu, Zn 등을 함유한 산화 물 자성재료로서의 페라이트는, 우수한 자기특성을 구비하고 있기 때문에, 예를 들면, 각종 전자부품의 코어(자심) 재료로서, 또는, 적층 칩 인덕터 등의 인덕터 부품의 재료 등으로서 사용되고 있다.
이러한 자심이나 인덕터 부품은 여러 온도환경에서 사용되는 것을 고려하여, 온도변화에 대한 초투자율(μi)의 변화율이 적은 것, 즉, 초투자율(μi)의 온도특성이 양호한 것(온도에 대한 변동이 작은 것)이 요망된다.
또, 적층 칩 인덕터 등의 코일 도체를 구비하는 전자부품은, 폐자로를 형성하고 코일 도체에 직류전류를 통전해 가면, 전류값에 따라 인덕턴스가 저하되는 경향이 있다. 전자부품으로서는, 비교적 큰 전류가 통전되어도 인덕턴스의 저하가 최대한 적은 쪽이 바람직하다. 그 때문에, 직류전류의 통전에 대한 인덕턴스의 변화율이 작은 것, 즉, 직류중첩 특성이 양호한 것이 요구되고 있다.
이러한 요망에 부응하기 위해, 일본 특개2003-272912호 공보에는, 폐자로를 형성하는 전자부품에 사용되고, 큰 외부응력이 부가된 경우에도, 원하는 자기특성을 확보할 수 있고, 또한 우수한 직류중첩 특성을 갖는 산화 물 자성재료, 및 그것을 사용한 적층형 전자부품을 제공하는 것을 목적으로 하여, 소정의 조성으로 이루어지는 Ni-Cu-Zn계 페라이트 재료 주성분에 SnO2를 0.2∼3wt% 첨가하여 이루어지는 산화 물 자성재료의 제안이 이루어져 있다. 이것에 의하면, 40MPa의 압축 응력이 부하된 경우에도 초투자율의 변화율을 10% 이내로 억제할 수 있고, 게다가 양호한 직류중첩 특성을 얻을 수 있는 것다고 되어 있다. 그러나, SnO2만의 첨가에서는, 비약적으로 직류중첩 특성을 향상시키는 것은 기대할 수 없다.
또, 일본 특개2002-255637호 공보에는, 온도변화에 의한 특성값의 변화가 극히 적고, 동시에 비저항이 높은 산화 물 자성체 자기조성물 및 그것을 사용한 인덕터 부품을 제공하는 것을 목적으로 하여, 소정의 조성으로 이루어지는 Ni-Cu-Zn계 페라이트 재료 주성분에 SnO2를 1.5중량부∼3.0중량부, Co3O4를 0.02중량부∼0.20중량부, Bi2O3를 0.45중량부 이하 함유시켜서 이루어지는 산화 물 자성체 자기조성물 의 제안이 되어 있다. 이것에 의하면 온도변화에 의한 특성값의 변화가 극히 적고, 동시에 비저항이 높으므로 와전류손실이 작아 Q값이 개선되어 고성능의 전자부품이 얻어진다고 되어 있다.
그러나, 당해 공보에 개시의 기술은, 직류중첩 특성의 향상을 목적으로 이루어진 것은 아니고, 게다가 당해 공보의 구체적 실시예에는 본원발명의 조성의 것은 개시되어 있지 않고, 예를 들면, 80∼130 정도의 동일한 초투자율(μi)로 직류중첩 특성을 고찰한 경우에 있어서, 본원발명과 같이 대단히 우수한 직류중첩 특성이 얻어진다는 효과가 발현되는 NiCuZn계 페라이트는 존재하지 않았다.
이러한 실상하에, 본 발명은 창안된 것이며, 그 목적은, 직류중첩 특성의 비약적인 향상을 도모할 수 있는 페라이트 및 그것을 사용한 전자부품을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 NiCuZn계 페라이트는, 주성분으로서 산화 철이 Fe2O3 환산으로 45.0∼49.0몰%, 산화 구리가 CuO 환산으로 5.0∼14.0몰%, 산화 아연이 ZnO 환산으로 1.0∼32.0몰%, 산화 니켈이 NiO 환산으로 잔부 몰% 함유되어 구성되는 NiCuZn계 페라이트로서, 상기 주성분에 대해, 산화 비스머스가 Bi2O3 환산으로 0.25∼0.40중량%(단, 0.25중량%를 포함하지 않음), 산화 주석이 SnO2 환산으로 1.00∼2.50중량% 함유되어서 이루어지도록 구성된다.
또, 본 발명은, NiCuZn계 페라이트를 가지고 이루어지는 전자부품으로서, 상기 페라이트는 주성분으로서 산화 철이 Fe2O3 환산으로 45.0∼49.0몰%, 산화 구리가 CuO 환산으로 5.0∼14.0몰%, 산화 아연이 ZnO 환산으로 1.0∼32.0몰%, 산화 니켈이 NiO 환산으로 잔부 몰% 함유되고, 상기 주성분에 대해, 산화 비스머스가 Bi2O3 환산으로 0.25∼0.40중량%(단, 0.25 중량%를 포함하지 않음), 산화 주석이 SnO2 환산으로 1.00∼2.50중량% 함유되어서 이루어지도록 구성된다.
본 발명의 전자부품의 바람직한 태양으로서, 상기 전자부품은 코일 도체를 구비함과 동시에, 상기 페라이트로 이루어지는 코어부를 구비하고, 코어부가 폐자로를 형성하는 적층 인덕터 또는 LC 복합부품으로서 구성된다.
본 발명의 NiCuZn계 페라이트는, 소정의 주성분 배합조성에 대해, 산화 비스머스가 Bi2O3 환산으로 0.25∼0.40중량%(단, 0.25 중량%를 포함하지 않음), 산화 주석이 SnO2 환산으로 1.00∼2.50중량% 함유된 극히 좁은 조성범위이지만, 이 좁은 범위에서 직류중첩 특성의 비약적인 향상을 도모할 수 있다.
발명의 상세한 설명
이하, 본 발명의 NiCuZn계 페라이트(산화물 자성재료)에 대해 상세하게 설명한다.
본 발명의 NiCuZn계 페라이트에 있어서의 실질적인 주성분은, 산화 철이 Fe2O3 환산으로 45.0∼49.0몰%(특히 바람직하게는, 47.0∼48.8몰%), 산화 구리가 CuO 환산으로 5.0∼14.0몰%(특히 바람직하게는, 7.0∼12몰%), 산화 아연이 ZnO 환산으로 1.0∼32.0몰%(특히 바람직하게는, 14.0∼28.0몰%), 산화 니켈이 NiO 환산으로 잔부 몰% 함유되어서 구성된다.
또한 본 발명의 NiCuZn계 페라이트에서는, 이러한 주성분에 대해, 부성분으로서의 산화 비스머스가 Bi2O3 환산으로 0.25중량%를 초과하고, 0.40 중량% 이하, (특히 바람직하게는, 0.26∼0.33중량%), 산화 주석이 SnO2 환산으로 1.00∼2.50중량%(특히 바람직하게는, 1.00∼2.20중량%) 함유된다.
상기의 주성분의 조성범위에서, 산화 철(Fe2O3)의 함유량이 45.0몰% 미만이 되면, 비저항율이 저하되는 경향이 있음과 동시에, 초투자율(μi)도 저하되는 경향이 있어 바람직하지 못하다. 반면에, 산화 철(Fe2O3)의 함유량이 49.0몰%를 초과하면, 소결성이 현저하게 열화된다는 문제가 생긴다.
또, 상기의 주성분의 조성범위에서, 산화 구리(CuO)의 함유량이 5.0몰% 미만이 되면, 소결성이 열화된다고 하는 문제가 발생하는 경향이 있고, 반면에, 산화 구리(CuO)의 함유량이 14.0몰%를 초과하면, 비저항율이 저하되고, 또, 페라이트 소결체 입계부에 Cu의 편석이 현저하게 된다는 문제가 발생하는 경향이 있다.
또한, 상기의 주성분의 조성범위에서, 산화 아연(ZnO)의 함유량이 1.0몰% 미만으로 되면, 초투자율(μi)이 낮아 전자부품 재료로서 바람직하지 못하다고 하는 문제가 발생하는 경향이 있다. 반면에, 산화 아연(ZnO)의 함유량이 32.0몰%를 초과하면, 퀴리 온도가 100℃ 이하가 되어버려 실용화가 곤란하게 된다는 문제가 발 생하는 경향이 있다.
또, 상기의 주성분에 대해 함유되는 부성분의 조성범위에서, 산화 비스머스(Bi2O3)의 함유량이 0.25중량% 이하로 되면, 직류중첩 특성의 향상이 현저하지 않다고 하는 문제가 발생하는 경향이 있다. 반면에, 산화 비스머스(Bi2O3)의 함유량이 0.40중량%를 초과하면, 이상 성장한 입자가 발생하여 자기특성이 열화된다고 하는 문제가 발생하는 경향이 있다.
또한, 상기의 주성분에 대해 함유되는 부성분의 조성범위에서, 산화 주석(SnO2)의 함유량이 1.00중량% 미만이 되면, 직류중첩 특성의 향상이 현저하지 않다고 하는 부적당이 발생하는 경향이 있다. 반면에, 산화 주석(SnO2)의 함유량이 2.50중량%를 초과하면, 소결성이 현저하게 열화된다고 하는 문제가 발생하는 경향이 있다.
본 발명에서는, 상기 주성분에 대해, 상기 부성분에 부가하여 Mn3O4, ZrO2 등의 첨가 성분을 더 첨가할 수 있다. 허용되는 첨가량 범위는 본 발명에서의 작용효과를 저해하지 않는 범위로 된다.
본 발명의 페라이트 재료는, 소정의 가공이 시행된 자성체 시트나 유전체 시트를 적층하여 소성하여 형성되는 적층형의 전자부품, 즉, 적층형 인덕터나 적층형 LC 복합부품의 코어재료로 할 수 있다. 적층형 인덕터에서는, 코일 형상부 형성을 위한 내부 도체가 형성된 페라이트 조성물 시트를 복수매 준비하고, 이것들을 적층 한 후에 소성하면 된다.
또, 본 발명의 페라이트는, 예를 들면, 소정 형상의 코어재로 성형 가공되고, 필요한 코일이 권회된 후, 수지 몰딩(수지 피복)되고, 고정 인덕터, 칩 인덕터 등으로서 사용된다. 이것들은, 예를 들면, 텔레비전, 비데오 레코더, 휴대전화나 자동차 전화 등의 이동통신기 등의 각종 전자기기로서 사용된다. 코어의 형상은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면, 외경, 길이, 모두 2mm 이하인 드럼형 코어를 예시할 수 있다.
몰딩재(피복재)로서 사용할 수 있는 수지로서는, 열가소성이나 열경화성 수지를 예시할 수 있다. 보다 구체적으로는, 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리우레탄, 페놀 수지, 요소 수지, 에폭시 수지 등을 예시할 수 있다. 몰딩재를 몰딩하는 구체적 수단으로서는, 디핑, 도포, 뿜칠 등을 사용할 수 있다. 게다가, 사출성형, 유입 성형 등을 사용해도 된다.
본 발명의 페라이트를 사용한 칩 인덕터(전자부품)의 구성을 예시하면, 당해 칩 인덕터는, 예를 들면, 본 발명의 페라이트 재료를 사용하여 양단에 직경이 큰 플랜지를 구비하는 원통체 형상으로 성형한 코어와, 이 코어의 몸체부에 감겨진 코일과, 이 코일의 단부와 외부 전기회로를 접속하고, 또한 코어를 수지 내에 고정하기 위한 코어 양단에 배치된 단자 전극과, 이것들의 외부를 덮도록 형성된 몰딩 수지를 구비하여 구성된다.
다음에, 본 발명의 페라이트의 제조방법의 일례에 대해 설명한다.
우선, 주성분의 원료와 부성분(첨가물)의 원료가 본 발명의 페라이트의 소정 범위 내가 되도록 소정량 배합하여 준비한다.
이어서, 준비해 둔 원료를 볼 밀 등을 사용하여 습식혼합 한다. 이것을 건조시킨 후, 가소성 한다. 가소성은 산화성 분위기중, 예를 들면 공기중에서 행해진다. 가소성 온도는, 500∼900℃, 가소성 시간은 1∼20시간으로 하는 것이 바람직하다. 이어서, 얻어진 가소성물을 볼 밀 등에 의해 소정의 크기로 분쇄한다. 또한, 본 발명의 페라이트에서는, 당해 분쇄시에(또는 분쇄 후), 부성분의 원료를 첨가하여 혼합하도록 하는 것이 바람직하다.
가소성물을 분쇄한 후, 예를 들면 폴리비닐알콜 등의 적당한 바인더를 적당량 첨가하여 원하는 형상으로 성형한다.
이어서, 성형체를 소성한다. 소성은 산화성 분위기중에서, 통상은, 공기중에서 행해진다. 소성 온도는 800∼1000℃ 정도로, 소성 온도는 1∼5시간 정도로 한다.
이하, 구체적 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
조성물 중의 주성분으로서 Fe2O3, NiO, CuO, 및 ZnO가 하기 표 1에 나타내어지는 조성비율이 되도록 각 원료를 소정량 배합한 후, 볼 밀로 16시간 정도 습식 혼합했다.
또한 이들 혼합분말을 건조시킨 후, 공기 중 750℃에서 10시간 가소성하여 가소성 분말을 얻었다. 이 가소성 분말에 부성분으로서 Bi2O3, SnO2가 하기 표 1의 조성비율이 되도록 각 원료를 소정량 첨가하고, 강철제 볼 밀로 16시간 분쇄하고, 분쇄 분말을 얻었다.
이렇게 하여 얻어진 분쇄 분말(페라이트 분말)에, 6%폴리비닐알콜 용액을 첨가하여 혼합한 후, 스프레이 드라이어를 사용하여 조립 분말을 얻었다. 이렇게 하여 얻어진 과립을 사용하여, 성형 밀도 3.10Mg/m3이 되도록 외경 13mm, 내경 6mm, 높이 3mm의 도로이달 형상으로 성형했다. 이렇게 성형한 성형체를 대기중에서 소성 온도 900℃에서 2시간 소성하여 도로이달 코어 샘플을 얻었다.
이렇게 성형한 성형체를 대기중에서 2종류의 소성 온도, 즉, 900℃, 및 920℃의 각각의 소성 온도에서 2시간 소성하고, 동일한 조성에 대해 2종의 상이한 소성 온도로 제작된 토로이달 코어 샘플을 얻었다.
이들 각 샘플에 대해 (1)100kHz에서의 초투자율, 및 (2)직류중첩 특성을 각각 구하고, 결과를 하기 표 1에 나타냈다.
또한, 상기 (1)∼(2)의 측정 및 산출은 이하의 요령으로 행했다.
(1) 100kHz에서의 초투자율 μi
900℃, 및 920℃의 각 소성 온도에서 제조한 각 토로이달 코어 샘플에 와이어를 20회 감은 후, LCR 미터로 인덕턴스 값 등을 측정하고, 100kHz, 25℃에서의 초투자율 μi900 및 μi920(아래 첨자는 소성 온도를 나타내고 있음)을 구했다.
(2) 직류중첩 특성
와이어를 20회 정도 권회한 각 토로이달 코어 샘플에 대해 직류전류를 흘려보냈을 때의 μ의 변화를 측정하고, μ와 직류전류의 관계를 그래프로 만든다. 이 어서, 이 그래프를 사용하여 직류전류 0mA시의 초기의 투자율(μi)이 10% 저하할 때의 전류값을 계산한다는 수법에 의해, 초투자율(μi)의 10% 저하의 전류값(Idc 10%down)(mA)을 구했다.
본 발명의 효과를 눈으로 확인할 수 있도록, 상기 표 1의 결과를 도 1에 도시했다. 상기 표 1 및 도 1에 도시되는 결과로부터 본 발명의 효과는 명백하다.
즉, 본 발명은, 소정의 주성분 배합조성에 대해, 산화 비스머스가 Bi2O3 환산으로 0.25∼0.40중량%(단, 0.25중량%를 포함하지 않음), 산화 주석이 SnO2 환산으로 1.00∼2.50중량% 함유되어 있으므로, 직류중첩 특성의 비약적인 향상을 도모할 수 있는 것을 알 수 있다.
본 발명의 NiCuZn계 페라이트는, 폭넓게 각종 전기부품 산업에 이용할 수 있다.
Claims (3)
- 주성분으로서 산화 철이 Fe2O3 환산으로 45.0∼49.0몰%, 산화 구리가 CuO 환산으로 5.0∼14.0몰%, 산화 아연이 ZnO 환산으로 1.0∼32.0몰%, 산화 니켈이 NiO 환산으로 잔부 몰% 함유되어서 구성되는 NiCuZn계 페라이트로서,상기 주성분에 대해, 산화 비스머스가 Bi2O3 환산으로 0.25∼0.40중량%(단, 0.25중량%를 포함하지 않음), 산화 주석이 SnO2 환산으로 1.00∼2.50중량% 함유되어서 이루어지는 것을 특징으로 하는 NiCuZn계 페라이트.
- NiCuZn계 페라이트를 자기고 이루어지는 전자부품으로서,상기 페라이트는, 주성분으로서 산화 철이 Fe2O3 환산으로 45.0∼49.0몰%, 산화 구리가 CuO 환산으로 5.0∼14.0몰%, 산화 아연이 ZnO 환산으로 1.0∼32.0몰%, 산화 니켈이 NiO 환산으로 잔부 몰% 함유되고,상기 주성분에 대해, 산화 비스머스가 Bi2O3 환산으로 0.25∼0.40중량%(단, 0.25중량%를 포함하지 않음), 산화 주석이 SnO2 환산으로 1.00∼2.50중량% 함유되어서 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자부품.
- 제 2 항에 있어서, 상기 전자부품은 코일 도체를 구비함과 동시에, 상기 페 라이트로 이루어지는 코어부를 구비하고, 코어부가 폐자로를 형성하는 적층 인덕터 또는 LC 복합부품인 것을 특징으로 하는 전자부품.
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