JP3889354B2 - Mn−Zn系フェライト、トランス用磁心およびトランス - Google Patents

Mn−Zn系フェライト、トランス用磁心およびトランス Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Mn−Zn系フェライト、トランス用磁心およびトランスに係り、さらに詳しくは、通信用トランス等の磁心に用いられ、特に広温度帯域において直流重畳特性に優れたMn−Zn系フェライト、トランス用磁心およびトランスに関する。
【0002】
【従来の技術】
Mn−Zn系フェライトは、高周波数帯域での初透磁率の低下や電源トランスとしたときの電力損失の増大が少ないため、通信用伝送フェライト及びスイッチング電源用フェライトとして主要な磁性材料である。近年の電子機器の小型化及びモバイル化による使用環境の多様化に伴い、それを用いた通信電気回路特性の温度依存性を小さくするという要請がある。
この要請に応じて、広温度帯域におけるMn−Zn系フェライトの磁気特性を改善するために以下のような提案がなされている。
【0003】
たとえば、特許文献1には、Mn−Zn系のフェライトに他の副成分としてCaO,CoO,ZrOまたはCaO,CoO,Vを含有させるとともに、焼成後の冷却雰囲気における酸素濃度を制御することによって透磁率および磁気損失の温度係数を改善したフェライト材料が開示されている。
【0004】
また、特許文献2には、Mn−Znフェライトに副成分としてCaO,SiO,CoOを含有させ、組成を制御することによって、−20℃〜100℃における初透磁率が10000以上であるMn−Zn系フェライトが開示されている。
【0005】
ところが、昨今では、電子機器の更なる軽薄小型化が求められ、回路設計の高密度化、高周波化が進み、広温度帯域において、直流重畳特性(直流バイアス重畳時のインダクタンス特性)が優れ、かつ高い透磁率が要求されるようになった。
【0006】
【特許文献1】
特開昭59−50072号公報
【特許文献2】
特開平11−302069号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献に記載されたフェライトでは、広温度帯域での直流バイアス重畳時の磁性特性は不十分である。
【0007】
本発明は、このような課題を解決するために、−40〜85℃、少なくとも0℃〜70℃の広温度帯域において直流重畳特性が良好で、伝送トランスを小型化できるMn−Zn系フェライト、トランス用磁心、トランスおよびLANユニットを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、Mn−Zn系フェライトに含まれる酸化鉄、酸化亜鉛、および酸化コバルトの相対的な組成関係に着目し、フェライト中に含ませる酸化コバルトの量と、主成分である酸化鉄の含有量および酸化亜鉛の含有量とを関係づける関係式を導出し、この関係式により導かれた量の酸化コバルトを含有させることにより、広温度帯域における直流重畳特性を改善させることができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【0009】
すなわち、本発明に係るMn−Zn系フェライトは、酸化鉄をFe換算で51〜54mol%、酸化亜鉛をZnO換算で14〜21mol%、残部が酸化マンガンである主成分を含むMn-Zn系フェライトであって、この主成分100wt%に対して、酸化コバルトのCoO換算含有量(α〔ppm〕)が、以下の関係式を満たすことを特徴とする。
【0010】
【数1】
関係式: Y1≦α≦Y2…(1)
ただし、Y1とY2は以下の式で表され、CoO>0〔ppm〕であり、
【数2】
Y1=(-0.13・B+1.5・B-15.6A+850)/(0.0003・B+0.0098)-233 …(2)
【数3】
Y2=(-0.40・B+4.6・B-46.7A+2546)/(0.0003・B+0.0098)+1074…(3)
上記Y1,Y2中のA,Bは、A= Fe(mol%),B=ZnO(mol%)である。
【0011】
本発明によれば、フェライトの主成分である酸化鉄の含有量A(Fe換算で51〜54mol%)及び酸化亜鉛の含有量B(ZnO換算で14〜21mol%)に対して、上記関係式(1)を満たすように酸化コバルトを含有させることにより、直流重畳特性の改善を図ることができる。特に、少なくとも−40℃〜85℃の広温度領域にわたり、直流重畳特性を改善することができる。
【0012】
その理由については必ずしも明らかではないが、本発明者らは、多くの実験を行い、膨大な実験データを分析することにより上記関係式を導き、実験によりその効果を確認した。
【0013】
酸化コバルトの含有量αは、上記関係式を満たすとともに、主成分に対してCoO換算で0〔ppm〕<α≦5000〔ppm〕であることが好ましく、さらに1000〔ppm〕≦α≦3000〔ppm〕であることが好ましい。
【0014】
本発明に係るフェライトは、副成分として、前記主成分に対して酸化珪素をSiO換算で0.005wt%〜0.025wt%、好ましくは0.01〜0.02wt%と、酸化カルシウムをCaO換算で0.01〜0.10wt%、好ましくは0.02〜0.04wt%と、リン(P)を 0.0003wt%〜0.01wt%、好ましくは0.0003〜0.0050wt%と、を少なくとも含むことが好ましい。
【0015】
酸化珪素、酸化カルシウム、リンの含有量を上記範囲内とすることにより、含有量を上記範囲外とした場合よりも、より広い温度領域において直流重畳特性を向上させることができる。すなわち、これらの含有量が上記範囲外であっても、少なくとも0℃〜70℃において良好な直流重畳特性が確認できるが、含有量を上記範囲内とする場合には、これよりも広い−40℃〜85℃の温度領域において、直流重畳特性を向上させることができる。
【0016】
前記Mn-Zn系フェライトの副成分として、酸化ニオブおよび/または酸化タンタルを含んでも良いが、好ましくは、酸化ニオブをNb換算で0.01〜0.05wt%と、酸化タンタルをTa換算で0.02〜0.08wt%とを含むことが好ましい。もちろん、酸化ニオブと酸化タンタルとは、上記含有量の範囲内で、それぞれ単独で含有させてもよいし、両方を含有させてもよい。
【0017】
酸化ニオブおよび/または酸化タンタルを含有させることにより、これらを含有させない場合に比べて、−40℃〜85℃、少なくとも0℃〜70℃の広温度領域における直流重畳特性を同等またはそれ以上に向上させることができる。
【0018】
酸化ニオブを上記範囲内の含有量で含有させた場合、および酸化タンタルを上記範囲内で含有させた場合は、−40℃〜85℃の広い温度領域において直流重畳特性を向上させることができる。
【0019】
Mn−Zn系フェライトの焼結体の一次粒子径(G)が、8μm≦G≦25μmの範囲内にあることが好ましい。特に、一次粒子径(G)が14μm≦G≦20μmの範囲内であることが好ましい。発明者らは、各組成における直流重畳特性を計測するとともに、Mn-Zn系フェライトの焼結体の一次粒子径(G)を計測した。その結果、一次粒子径(G)が上記範囲である場合に直流重畳特性が改善できることを確認した。
【0020】
好ましくは、本発明のトランス用磁心は、上記発明のMn−Zn系フェライトで構成され、分割型でなく、単体で磁心を形成する形状を有し、厚さが3.0mm以下である。本発明のトランス用磁心は、広温度領域における直流重畳特性に優れ、かつ高い透磁率を有し、小型化、モバイル化が求められる電子機器に利用することができる。トランス用磁心の形状を、分割型でなく、単体で磁心を形成する形状とすることにより、エアギャップをなくし、高い実効透磁率を得ることができる。このため、トランスの巻数を少なくしながら、高いインダクタンスを得ることができ、小型で伝送特性の優れたトランス用磁心を得ることができる。
【0021】
また、その外寸は特に限定されないが、特に、実装時に高さ方向の長さとなる、厚さを3.0mm以下とすることが好ましい。これにより、PCカードのような薄型の電子機器に利用することができる。
【0022】
トランス用磁心における少なくとも巻き線が巻回される部分の断面が、曲率半径≧0.05mm以上の曲線または曲線および直線で形成されることが好ましい。トランス用磁心は巻線が巻回されるため、その部分の断面の曲率半径を0.05mm以上とすることにより、巻線欠損の原因となるバリを取り除くことができ、巻線にかかる応力を低減させることができるからである。
【0023】
さらに、前記トランス用磁心の表面は、絶縁をとるために、絶縁コートされることが好ましい。特にトロイダル形状のように非分割型のトランスでは、直接コイルを巻回するため、絶縁が必要である。
【0024】
また、本発明に係るトランス用磁心は、すくなくとも、0℃〜70℃の温度領域において、好ましくは−40℃〜85℃の温度領域において、直流バイアス重畳時の透磁率μが所定の値以上であることを特徴とする。具体的には、H=33A/mの直流バイアス磁界下においてμ≧2000以上であることが好ましい。さらに、0℃〜70℃の温度領域において、H=33A/mの直流バイアス磁界下においてμ≧2300以上であることが好ましい。
【0025】
本発明のトランス用磁心は、その回りにコイルを巻回してトランスに用いられることが好ましい。また、得られたトランスはLANカード等のLANユニットに利用されることが好ましい。本発明のトランス用磁心は、直流バイアス重畳時において、高い透磁率を示すことからトランスに適しており、また広温度領域において優れた直流重畳特性を示し、小型(薄型)であることから移動体電子機器を含む各種通信電子機器に用いられるLANカード等のLANユニットに適している。本発明のトランス用磁心は、100Base−Tや10Base−Tといった規格のLANユニットに用いることができる。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図1(a)〜(f)は、本発明の一実施形態に係るトランス用磁心の例を示す図である。(a)はトロイダル型、(b)はFT型、(c)はET型、(d)はEI型、(e)はUU型、(f)はEE型のトランス用磁心である。トランス用磁心の形状はここに挙げたものに限定されず、適宜選択することができる。
【0027】
本実施形態のトランス用磁心1は分割型ではなく、単体で磁心を形成するトロイダル形状(図1(a)である。分割型ではないトランス用磁心としては、トロイダル形状(a)のほか、FTコア(b)、ETコア(c)を例示することができる。このトランス用磁心の周囲に巻き線を所定巻数だけ巻回することにより所望のトランスを得る。このトランスは通信用トランス、LANカード等のLANユニット用のトランスとして好適である。
【0028】
これに対して(d)、(e)、(f)のような分割型の磁心では、ボビン等を介して巻き線を挿入することが可能であるが、トランスを形成する場合にコア同士の着け合わせ面が生じ、微細なエアーギャップが発生し(形成され)、所期の高いインダクタンスが得られない。
【0029】
フェライト組成物
本実施形態のトランス用磁心1は、以下に示すフェライト組成物で構成されている。すなわち、酸化鉄をFe換算で51〜54mol%、酸化亜鉛をZnO換算で14〜21mol%、好ましくは15〜20mol%、残部が酸化マンガンである主成分を含むMn−Zn系フェライトであって、この主成分100wt%に対して、酸化コバルトのCoO換算含有量(α〔ppm〕)が、以下の関係式を満たすことを特徴とする。
【0030】
【数4】
関係式: Y1≦α≦Y2…(1)
ただし、Y1とY2は以下の式で表され、CoO>0〔ppm〕であり、
【数5】
Y1=(-0.13・B+1.5・B-15.6A+850)/(0.0003・B+0.0098)-233 …(2)
【数6】
Y2=(-0.40・B+4.6・B-46.7A+2546)/(0.0003・B+0.0098)+1074…(3)
上記Y1,Y2中のA,Bは、A= Fe(mol%),B=ZnO(mol%)である。
【0031】
本実施形態に含まれる酸化コバルトは、所定のFe及びZnOの含有量において、上記式(2)より算出されたY1から上記式(3)より算出されたY2までの値をとる。なお、Y1≦α≦Y2の範囲において、酸化コバルトの含有量αは、0〜5000ppm(0を含まない)であることが好ましく、1000〜3000ppmであることがより好ましく、特に2000ppmであることが好ましい。
【0032】
以下、本実施形態のフェライトの主成分及び副成分の組成について、数値を限定した理由を説明する。
【0033】
主成分における酸化鉄の含有量の範囲をFe換算で51〜54mol%としたのは、Fe換算含有量が51mol%より少ない組成の場合には、低温度域における直流重畳特性の低下が顕著となり、54mol%より多い組成の場合には、高温度域における直流重畳特性の低下が顕著となるからである。
【0034】
主成分における酸化亜鉛の含有量をZnO換算で14〜21mol%、好ましくは15〜20mol%としたのは、ZnO換算含有量が14mol%より少ない組成の場合には、低温度域における直流重畳特性の低下が顕著となり、21mol%より多い組成の場合には、高温度域における直流重畳特性の低下が顕著となるからである。
【0035】
このように主成分の組成が直流重畳特性に影響するメカニズムは明らかではないが、以下のように考察できる。高温度域における直流重畳特性にはBHループ(磁界・磁束密度曲線)の形状が関与する。キュリー温度が低いZnOrichな組成範囲にあっては、高温度域で飽和磁束密度が低下する。この飽和磁束密度の低下により高温度での直流バイアスに対するインダクタンスが低下し、高温度域における直流重畳特性が低下するものと考えられる。このため、ZnOが21mol%以下となる組成範囲とすることが好ましい。また、低温度域における直流重畳特性にもBHループ(磁界・磁束密度曲線)の形状が影響を与える。保持力の大きいZnOpoorな組成範囲にあっては、保持力が大きくなることにより、初磁化曲線の傾き角度が小さくなり、直流バイアスの負荷にかかわらず初期のインダクタンスが十分に得られず、低温度域における直流重畳特性が低下するものと考えられる。このため、ZnOが14mol%以上となる組成範囲とすることが好ましい。
【0036】
本発明では、前記主成分に対し、任意の副成分として、酸化珪素をSiO換算で0.005wt%〜0.025wt%と、酸化カルシウムをCaO換算で0.01wt%〜0.10wt%と、リン(P)を 0.0003wt%〜0.01wt%と、を少なくとも含むことが好ましい。
【0037】
このフェライト組成物からなるトランス用磁心は、−40℃〜85℃の温度領域において、直流バイアス重畳時の透磁率が所定の値以上の特性を有する。具体的には、H=33A/mの直流電圧磁界下においてμ≧2000以上の特性を有する。
【0038】
本実施形態に係るフェライトは、SiO換算で0.005wt%〜0.025wt%、好ましくは0.01wt%〜0.02wt%の酸化珪素を含有する。これは、酸化珪素の含有量が多すぎると、焼成過程で異常粒成長を引起して、所期の特性を得ることができない傾向にあるためである。また、酸化珪素の含有量が少なすぎると、高温度域において所期の直流重畳特性が得られない傾向にあるためである。
【0039】
本実施形態に係るフェライトは、CaO換算で0.01wt%〜0.10wt%、好ましくは0.02〜0.04wt%の酸化カルシウムを含有する。これは、酸化カルシウムの含有量が多すぎると、低温度域乃至高温度域で所期の直流重畳特性が得られない傾向にあるためである。また、酸化カルシウムの含有量が少なすぎると、高温度域において直流重畳特性が低下する傾向にあるためである。
【0040】
本実施形態に係るフェライトは、0.0003wt%〜0.01wt%、好ましくは0.0003〜0.005wt%のリンを含有する。これは、リンの含有量が多すぎると焼成過程において異常粒成長を引起し、所期の特性が得られない傾向にあるためである。また、リンの含有量が少なすぎると、低温域側における直流重畳特性が低下する傾向にあるためである。
【0041】
本実施形態のフェライトは、その焼結体の一次粒子径(G)が8μm≦G≦25μm、好ましくは10μm≦G≦20の範囲内にある。これは、一次粒子径が大きすぎたり、小さすぎたりすると、所期の直流重畳特性を得ることができない傾向にあるためである。
【0042】
本実施形態に係るフェライトは、主成分に対し、その他の任意の副成分として、Nb換算で0.01〜0.05wt%の酸化ニオブおよび/またはTa換算で0.02〜0.08wt%の酸化タンタルを、さらに含むことが好ましい。これは、酸化ニオブおよび/又は酸化タンタルの含有量が多すぎると、含有させなかった場合に比べて直流重畳特性が低下する傾向にあるためである。また、酸化ニオブおよび/又は酸化タンタルの含有量が少なすぎると、含有させなかった場合に比べて直流重畳特性向上の効果が明確に現われない傾向があるためである。
【0043】
製造方法
本実施形態のMn−Zn系フェライトの製造方法を説明する。
【0044】
まず、主成分の出発原料として、Fe、MnO、ZnO、あるいは焼成後にこれらの酸化物となる原料を用意する。副成分の出発原料としては、CoO、Co、SiO、CaO、CaCO、P、Nb、Ta、あるいは焼成後にこれらの酸化物となる原料を用意する。
【0045】
用意した出発原料を、上記組成範囲となるように秤量する。P以外の出発原料にはリン(P)が含まれていても良いが、焼成後の最終的な組成において、上記の範囲となるように調整する。
【0046】
まず、秤量した主成分の出発原料と、必要に応じて秤量した副成分とを混合し、仮焼する。仮焼は酸化性雰囲気中、通常は空気中で行われる。仮焼温度は800〜1000度、仮焼時間は1〜3時間とすることが好ましい。
【0047】
仮焼物をボールミル等により所定の大きさに粉砕する。仮焼物を粉砕した後、適当なバインダー例えばポリビニルアルコールなどを加え、スプレードライヤーなどを用いて造粒する。
【0048】
得られた造粒物を乾式圧縮成形機と金型を用いて乾式成形し、成形体を得た。成形体の形状は特に限定されないが、トロイダル形状のように分割型でなく、単体で磁心を形成する形状が良い。また、寸法は特に限定されないが、焼結後の厚さが3mm以下となるようにすることが好ましい。
【0049】
次いで、成形体を焼成した。焼成は100〜300℃/hrで昇温した焼成炉にて1200〜1400℃で2〜5時間焼成した。安定温度までの雰囲気は大気中でも良いが、POが低い方が好ましく、N中がより好ましい。安定温度以降は50〜200℃/hrで徐冷し、室温まで冷却した。安定温度から室温までの雰囲気はフェライトの平衡酸素分圧に従い設定した。以上のような工程を経ることにより、酸化コバルトの含有量が制御されたフェライト焼結体を得た。
【0050】
成形後は、表面研削,ラッピング,ポリッシッング,バレル加工,超音波加工等の手段により、少なくともエッジ部のバリを除去する処理が施す。バリ除去されたトランス用磁心における少なくとも巻き線が巻回される部分の断面は、曲率半径≧0.05mm以上となる曲線または曲線および直線であることが好ましい。たとえば、図4で示すように、巻き線が巻回される方向Pに沿った断面Qにおいて、少なくともRで示す部分の曲率半径を0.05mm以上とすることが好ましい。
【0051】
その後、表面に絶縁コートをする。この絶縁コートには、フッ素系樹脂系コート、エポキシ樹脂系コート等を用いることができるが、本実施形態では、パリレン樹脂コーティングを用いた。
【0052】
絶縁コートがされたトランス用磁心に、所定径の導線を所定回数巻回し、所望のトランスを得た。本発明に係るMn-Zn系フェライトは、特に限定されないが、LANカード等のLANユニットに好適である。なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。
【0053】
【実施例】
以下、本発明を、さらに具体的な実施例に基づき説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されない。
【0054】
実施例1
主成分の出発原料として、Fe、MnO、ZnOを用意した。副成分の出発原料として、CoO、SiO、CaOまたはCaCO、Pを用意した。これらの原料粉末を表1に示す組成となるように秤量した。表1に示す副成分の質量%は、主成分を100質量%とした場合の値である。なお、酸化カルシウムに関しては、CaO又はCaCOのいずれかを基準として換算された量を秤量すればよい。
【0055】
表1には、実際に含有させた酸化コバルトの含有量α(CoO換算)、式(2)を用いて算出した酸化コバルト含有量の下限「Y1」、式(3)を用いて算出した酸化コバルトの含有量の上限「Y2」を示した。実施例1における酸化コバルトの含有量は上述した式(1)を満たす。
【0056】
表1に従い秤量した原料を、ボールミルで湿式混合し、スプレードライヤーで乾燥させた後、900℃で2時間仮焼きし、これをさらにボールミルで5時間湿式混合して原料混合物を得た。この仮焼粉砕粉100%重量に、バインダーとしてのポリビニルアルコールの6%水溶液を10重量%加え、加圧成形圧9.8×10Paの圧力で図1(a)に示すようなトロイダル形状にプレス成形してサンプルを得た。サンプルの寸法は、外径:9mm、内径:4.5mm、高さ:2.5mmであった。
【0057】
そのサンプル成形体を、300℃/hrで昇温した焼成炉にて1200〜1400℃で5時間焼成した。安定温度までの雰囲気は大気中でも良いが、POが低い方が好ましく、N中がより好ましい。安定温度以降は、100℃/hrで徐冷し、室温まで冷却した。安定温度から室温までの雰囲気はフェライトの平衡酸素分圧に従い設定した。
【0058】
こうして得られたフェライト焼結体のサンプルの直流重畳特性を測定した。本実施例では、交流成分の周波数、振幅を一定にし、所定の直流バイアス磁界下(H=33A/m)での透磁率μを測定した。この透磁率μは、サンプルに、銅製ワイヤー(線径0.3mm)を20ターン巻き、測定周波数100kHz、測定電圧300mVで、LCRメーター(ヒューレットパッカード社製)を用いて、−40℃,0℃,70℃,85℃における透磁率μをそれぞれ測定した。
【0059】
さらに、得られたフェライト焼結体のサンプルの一次粒子径Gを測定した。一次粒子径Gの測定は、以下のようにして行った。すなわち、G=(π/2)×Lから求めた。式中の符合Lは、結晶粒の二次元的な平均測定値を示し、次のようにして求めた。まず、焼結体を切断し、その焼結体内部の切断面の顕微鏡写真を撮った。この切断面に320μm×240μmの測定範囲をとり、その測定範囲内を横切る任意のn個の直線を引いた。次に、測定範囲内での各直線に含まれる結晶粒の数を数えて、それぞれN1,N2,N3…Nn個とし、各直線の長さをL1,L2,L3…Lnとた場合に、式{L=(L1/N1+L2/N2+L3/N3…Ln/Nn)/n}から結晶粒の二次元的な平均測定値Lを求めた。なお、前記任意の直線は、直線の数(本数)による有意差が生じないように十分にサンプリングした。測定した各温度における透磁率と、一次粒子径を表1に示した。
【0060】
また、透磁率について評価を行った。評価は、−40°〜85℃までの4点において測定した透磁率μがすべて2000以上であるときに「○:良好」とした。4つの測定値のうち、一つでも透磁率μの測定値が2000未満であるときには「×:不良」とした。
【0061】
表1に示すように、実施例1の平均粒経は14μmであり、透磁率は2150〜2834の値を示した。実施例1は、−40℃〜85℃にわたり直流バイアス磁界下(H=33A/m)における透磁率がいずれも2000以上であり、特に0℃〜70℃にわたっては直流バイアス磁界下(H=33A/m)における透磁率がいずれも2300以上であり、−40°〜85℃の広温度範囲において優れた直流重畳特性を示すことが確認できた。
【0062】
【表1】
Figure 0003889354
【0063】
実施例2〜13
表1に示すように、酸化鉄をFe換算で51〜54mol%の範囲で、酸化亜鉛をZnO換算で14〜21mol%の範囲で、酸化珪素をSiO換算で0.005wt%〜0.025wt%の範囲で、酸化カルシウムをCaO換算で0.01wt%〜0.10wt%(又はCaCO3換算で0.018wt%〜0.18wt%)の範囲で、リン(P)を 0.0003wt%〜0.01wt%の範囲で、変化させた以外は、実施例1と同様にしてフェライト組成物の磁心サンプルを得た。
【0064】
実施例2〜13の酸化コバルトの含有量αは、Y1≦α≦Y2の関係を満たしている。なお、酸化珪素、酸化カルシウム、リンの含有量については、これらの含有量が上記範囲の上限近くに位置付けられるものについては「∧」を、上記範囲の下限近くに位置付けられるものについては「∨」を付した。
【0065】
図2に実施例1〜13の組成(A,B)の分布を示した。丸で囲った数字nでプロットされている点が実施例nの組成に相当する。図2は「Feの含有量」と、「ZnOの含有量」との量的関係を示す。図2の縦軸はFeの含有量Amol%であり、横軸はZnOの含有量Bmol%である。図2において、太線で囲んだ範囲は、Feの含有量Amol%が51〜54mol%、ZnOの含有量Bmol%が14〜21mol%となる、本発明において好ましい組成範囲である。実施例1〜13の組成(A,B)は、Aが51〜54mol%、Bが14〜21mol%の範囲内に属した。
【0066】
図2(a)において、上述した組成範囲を囲んだ太線上の、x軸とy軸との交点に記載した数値は、対応するFe の含有量とZnOの含有量とに基づいて、上記式(2)から算出された酸化コバルト含有量α(CoO換算)の上限値Y2である。同じく、上述した組成範囲を囲んだ太線上の、図2(b)においてx軸とy軸との交点に記載した数値は、対応するFe の含有量とZnOの含有量とに基づいて、上記式(3)から算出した酸化コバルト含有量α(CoO換算)の下限値Y1である。
【0067】
得られた実施例2〜13のサンプルについて、実施例1と同様に、−40℃,0℃,70℃,85℃における透磁率μをそれぞれ測定した。さらに、得られたフェライト焼結体サンプルの一次粒子径Gを測定した。結果を実施例1とともに表1に示す。
【0068】
表1に示すように、実施例2〜13は、−40℃〜85℃に至るまで透磁率μが2000以上であり、直流重畳特性の評価はすべて良好(○)であった。また、0℃〜70℃の範囲の透磁率は2300以上であった。
【0069】
比較例1〜12
表1に示すように、酸化鉄をFe換算で50.78〜54.10mol%の範囲で、酸化亜鉛をZnO換算で13.33〜22.07mol%の範囲で、酸化コバルトをCoO換算で0〜6000ppmの範囲で変化させた以外は、実施例6と同様にしてフェライト組成物の磁心サンプルを得た。
【0070】
比較例5は、酸化鉄の含有量が51〜54mol%の範囲の上限を超えている(欄に「#」を付した)。比較例9は、酸化鉄の含有量が51〜54mol%の範囲の下限を超えている(欄に「※」を付した)。比較例2は、酸化亜鉛の含有量が14〜21mol%の範囲の上限を超えている(欄に「#」を付した)。比較例8は、酸化亜鉛の含有量が14〜21mol%の範囲の下限を超えている(欄に「※」を付した)。比較例1,3,4,6,7,10〜12は、酸化コバルトの含有量αがY1≦α≦Y2の関係を満たしていない。この範囲の上限を超えた酸化コバルトの含有量には「#」を付し、この範囲の下限を超えた酸化コバルトの含有量には「※」を付した。
【0071】
図3に比較例1〜12の組成(A,B)の分布を示した。四角で囲った数字nでプロットされている点が比較例nの組成に相当する。図3に示すように、比較例2、8のB(ZnO含有量)が14〜21mol%の範囲を超えており、比較例5、9のA(Feの含有量)が51〜54mol%の範囲を超えている。
【0072】
得られた比較例1〜12のサンプルについて、実施例1と同様に、−40℃,0℃,70℃,85℃における透磁率μをそれぞれ測定した。さらに、得られたフェライト焼結体のサンプルの一次粒子径Gを測定した。
【0073】
その結果を表1に示した。透磁率μが2000未満となった数値には「※」を付した。透磁率μについては実施例と同様に−40℃〜85℃にわたる透磁率μが2000以上であるか否かを評価した。比較例1〜12の評価はすべて不良(×)であった。
【0074】
以上のように、比較例1〜12のように酸化鉄の含有量がFe換算で51〜54mol%の範囲を満たさない場合(比較例5、9)、酸化亜鉛の含有量がZnO換算で14〜21mol%の範囲を満たさない場合(比較例2、8)、酸化コバルトの含有量が上記式(1)を満たさない場合(比較例1、3、4、6、7、10、11、12)は、広温度領域における重畳特性の改善がみられなかった。
【0075】
評価1
表1に示すように、実施例1〜13と比較例1〜12を比較することによって、以下のことが確認できた。
【0076】
すなわち、酸化鉄をFe換算で51〜54mol%、酸化亜鉛をZnO換算で14〜21mol%、残部が酸化マンガンである主成分を含むMn-Zn系フェライトであって、この主成分100wt%に対して、酸化コバルトのCoO換算含有量(α〔ppm〕)が、以下の関係式を満たすことにより、広い温度範囲における直流重畳特性が改善されることが確認できた。具体的には、−40℃〜85℃、少なくとも0℃〜70℃にわたる温度領域において、直流バイアス重畳下(H=33A/m)の透磁率μが、すべて所定の基準(μ≧2000)以上となることが確認できた。
【0077】
関係式: Y1≦α≦Y2…(1)
ただし、Y1とY2は以下の式で表され、CoO>0〔ppm〕であり、
Y1=(-0.13・B+1.5・B-15.6A+850)/(0.0003・B+0.0098)-233 …(2)
Y2=(-0.40・B+4.6・B-46.7A+2546)/(0.0003・B+0.0098)+1074…(3)
上記Y1,Y2中のA,Bは、A= Fe(mol%),B=ZnO(mol%)である。
【0078】
一方、酸化鉄が上記範囲に含まれない比較例5,9、酸化亜鉛が上記範囲に含まれない比較例2,8においては、−40℃〜85℃の温度領域で測定した透磁率μの全部は2000以上とならなかった。また、酸化コバルトの含有量が上記関係式を満たさない比較例1、3、4、6、7、10、11、12において、−40℃〜85℃の温度領域で測定した透磁率μの全部は2000以上とならなかった。
参考例1〜8
参考例1〜8において、任意の副成分として添加される酸化珪素、酸化カルシウム、およびリンの含有量を変化させ、その直流重畳特性について検討した。
【0079】
表2に示すように、参考例1〜8は、酸化鉄、酸化亜鉛及び酸化マンガンの含有量を、実施例1、12、13と同じとした。また、参考例1〜8の酸化コバルトの含有量は上記式(1)を満たす量とした。
【0080】
参考例1は、酸化珪素の含有量が0.005〜0.025wt%の範囲の上限を超えている(欄に「#」を付した)。参考例2は、酸化珪素の含有量が0.005〜0.025wt%の範囲の下限を超えている(欄に「※」を付した)。参考例3は、酸化カルシウムの含有量が0.01〜0.10wt%の範囲の上限を超えている(欄に「#」を付した)。参考例4は、酸化カルシウムの含有量が0.01〜0.10wt%の範囲の下限を超えている(欄に「※」を付した)。参考例5は、リンの含有量が0.0003〜0.01wt%の範囲の下限を超えている(欄に「※」を付した)。参考例7は、リンの含有量が0.0003〜0.01wt%の範囲の下限を超えている(欄に「#」を付した)
また、参考例1、6、7、8において、一次粒子径μが8μm≦G≦25μmの上限を超えた欄には「#」を付し、下限を超えた欄には「※」を付した。
【0081】
表2に示した組成とする以外は、実施例1と同様にしてフェライト組成物の磁心サンプルを得た。得られた参考例1〜8のサンプルについて、実施例1と同様に、−40℃,0℃,70℃,85℃における透磁率μをそれぞれ測定した。さらに、得られたフェライト焼結体のサンプルの一次粒子径Gを測定した。その結果を表1に示した。透磁率μが2000未満となった数値には「※」を付した。透磁率μについては実施例と同様に−40℃〜85℃にわたる透磁率μが2000以上であるか否かを評価した。参考例1〜8の評価はすべて不良(×)であった。
【0082】
酸化珪素の含有量が上記範囲を満たさない場合(参考例13、14)は、40℃〜85℃までの透磁率のすべては2000以上とならなかったが、0℃〜70℃の透磁率は2000以上であった。
【0083】
酸化カルシウムの含有量が上記範囲を満たさない場合(参考例3、4)は、−40℃〜85℃までの透磁率のすべては2000以上とならなかったが、0℃〜70℃の透磁率は約2000、又は2000以上であった。
【0084】
リンの含有量が上記の範囲を満たさない場合(参考例5、7)は、−40℃〜85℃までの透磁率のすべては2000以上とならなかったが、参考例5のように含有量が上記範囲の下限未満であるときは、0℃〜85℃の透磁率が2000以上であった。
【0085】
以上のように、酸化珪素の含有量が上記範囲を満たさない場合(参考例1、2)、酸化カルシウムの含有量が上記範囲を満たさない場合(参考例3、4)、 リン(P)の含有量が上記範囲を満たさない場合(参考例5)には、−40℃〜85℃までの透磁率が2000以上とはならないが、少なくとも0℃〜70℃までの透磁率は約2000付近または2000以上となることが確認できた。
【0086】
同様に、一次粒子径(G)が上記範囲を満たさない場合(参考例1、6、8)には、−40℃〜85℃までの透磁率が2000以上とはならないが、少なくとも0℃〜70℃までの透磁率は約2000付近または2000以上となることが確認できた。
【0087】
【表2】
Figure 0003889354
【0088】
評価2
表2に示すように、実施例1、12、13および実施例3、5と参考例1〜8とを比較することによって、以下のことが確認できた。
【0089】
第1に、副成分として、主成分に対し、酸化珪素をSiO換算で0.005wt%〜0.025wt%と、酸化カルシウムをCaO換算で0.01wt%〜0.10wt%と、リン(P)を 0.0003wt%〜0.01wt%とを少なくとも含むことにより、広い温度範囲における直流重畳特性が改善されることが確認できた。具体的には、−40℃〜85℃にわたる温度領域で直流バイアス重畳下(H=33A/m)において透磁率μが、所定の基準(μ≧2000)以上となることが確認できた。また、上記範囲を外れても、少なくとも0℃〜70℃の温度領域において、直流重畳特性が改善されることが確認できた。
【0090】
第2に、Mn-Zn系フェライトの焼結体の一次粒子径(G)が、8μm≦G≦25μmの範囲内とすることにより、広い温度範囲における直流重畳特性が改善されることが確認できた。具体的には、−40℃〜85℃にわたる温度領域で直流バイアス重畳下(H=33A/m)において透磁率μが、所定の基準(μ≧2000)以上となることが確認できた。また、上記範囲を外れても、少なくとも0℃〜70℃の温度領域において、直流重畳特性が改善されることが確認できた。
【0091】
実施例14〜22
実施例14〜22は、表3に従い、表1に示す実施例1の組成に加えて、酸化ニオブと酸化タンタルとを含有させた。表3に示す含有量は主成分に対する重量比率である。それ以外は、実施例1と同様にしてフェライト組成物の磁心サンプルを得た。
【0092】
得られたサンプルについて、−40℃,0℃,70℃,85℃における透磁率μをそれぞれ測定した。さらに、得られたフェライト焼結体のサンプルの一次粒子径Gを測定した。結果を実施例2とともに表3に示した。透磁率μについて評価を行った。具体的には、−40℃,0℃,70℃,85℃において測定された透磁率μがすべて2000以上であるとき良好(○)と評価し、−40℃,0℃,70℃,85℃において測定された透磁率μがすべて2500以上であるとき非常に良好(○+)と評価した。
【0093】
実施例14〜22は、−40℃〜85℃に至るまで透磁率μがすべて2000以上であり、特に、実施例14、17、18、21、22にあっては、すべての透磁率μが2500以上であった。このように、直流重畳特性の評価はすべて良好(○)又は非常に良好(○+)であった。
【0094】
具体的には、酸化ニオブ、酸化タンタル以外の組成をすべて同じとした場合において、酸化ニオブのみを含有させ、その含有量がNb換算で0.005〜0.06wt%である実施例14〜17では、−40℃〜85℃の温度領域において測定したすべての透磁率μがμ≧2000であった。そのうち、含有量がNb換算で0.01〜0.05wt%である実施例14、17では、−40℃〜85℃の温度領域において測定したすべての透磁率μがμ≧2500であった。また、0℃〜70℃の範囲では、比較例14〜17のすべての透磁率がμ≧2700となった。
【0095】
酸化タンタルのみを含有させ、その含有量がTa換算で0.01〜0.12wt%である実施例18〜21では、−40℃〜85℃の温度領域において測定したすべての透磁率μがμ≧2000となった。そのうち、その含有量がTa換算で0.02〜0.08wt%である実施例18、21では、−40℃〜85℃の温度領域において測定したすべての透磁率μがμ≧2500となった。また、0℃〜70℃の範囲では、比較例18〜21のすべての透磁率μがμ≧2600となった。
【0096】
酸化ニオブと酸化タンタルを上記範囲において両方含有させた実施例22では、−40℃〜85℃の温度領域において測定したすべての透磁率μが約3000と(μ≧2500)となった。また、0℃〜70℃の範囲では、透磁率がμ≧3200となった。
【0097】
【表3】
Figure 0003889354
【0098】
評価3
実施例14〜22と実施例2とを比較することによって、以下のことが確認できた。
【0099】
実施例14〜22のように、Nb換算で0.005〜0.06wt%、好ましくは0.01〜0.05wt%の酸化ニオブおよび/またはTa換算で0.01〜0.12wt%、好ましくは0.02〜0.08wt%の酸化タンタルを、含有させることにより、これらを含有させない場合に比べて、直流重畳特性が改善されることが確認できた。この直流重畳特性は、−40℃〜85℃にわたる広い温度範囲で改善されることが確認できた。また0℃〜70℃の温度範囲では、特に直流重畳特性が改善されることが確認できた。
さらに、酸化ニオブと酸化タンタルとの両方を、上記範囲において含有させても別々に含有させた場合と同様に、−40℃〜85℃の温度範囲の直流重畳特性を向上させることが確認できた。同様に0℃〜70℃の温度範囲の直流重畳特性も改善されることが確認できた。
【0100】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、広温度帯域(少なくとも0〜70℃、好ましくは−40〜85℃)において直流重畳特性が良好で、伝送トランスを小型化できるMn−Zn系フェライト、トランス用磁心およびトランスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1(a)〜(f)は本発明の実施形態に係るトランス用磁心の例を示す図である。
【図2】 図2は実施例1〜13および比較例1〜12の主成分の組成を示す図である。
【図3】 図3はトランス用磁心の断面形状を説明するための図である。

Claims (8)

  1. 酸化鉄をFe換算で51〜54mol%、酸化亜鉛をZnO換算で14〜21mol%、残部が酸化マンガンである主成分を含むMn-Zn系フェライトであって、
    この主成分100wt%に対して、酸化コバルトのCoO換算含有量(α〔ppm〕)が、以下の関係式を満たし、
    前記主成分に対し、副成分として、
    酸化珪素をSiO 換算で0.005wt%〜0.025wt%と、
    酸化カルシウムをCaO換算で0.01wt%〜0.10wt%と、
    リン(P)を 0.0003wt%〜0.01wt%と、
    を少なくとも含み、
    上記Mn - Zn系フェライトの焼結体の一次粒子径(G)が、
    8μm≦G≦25μmの範囲内にあることを特徴とするMn-Zn系フェライト。
    関係式: Y1≦α≦Y2…(1)
    ただし、Y1とY2は以下の式で表され、しかも、CoO>0〔ppm〕であり、
    Y1=(-0.13・B+1.5・B-15.6A+850)/(0.0003・B+0.0098)-233 …(2)
    Y2=(-0.40・B+4.6・B-46.7A+2546)/(0.0003・B+0.0098)+1074…(3)
    上記Y1,Y2中のA,Bは、A= Fe(mol%),B=ZnO(mol%)である。
  2. 前記主成分に対し、副成分として、
    Nb換算で0.01〜0.05wt%の酸化ニオブおよび/またはTa換算で0.02〜0.08wt%の酸化タンタルを、さらに含む請求項1に記載のMn-Zn系フェライト。
  3. 請求項1または2に記載のMn−Zn系フェライトで構成され、
    分割型でなく、単体で磁心を形成する形状を有し、
    厚さが3.0mm以下であるトランス用磁心。
  4. 前記トランス用磁心における少なくとも巻き線が巻回される部分の断面が、曲率半径≧0.05mm以上の曲線または曲線および直線で形成される請求項記載のトランス用磁心。
  5. 前記トランス用磁心の表面は、絶縁コートされている請求項記載のトランス用磁心。
  6. −40℃〜85℃の温度領域において、直流バイアス重畳時の透磁率が所定の値以上である請求項3〜5記載のトランス用磁心。
  7. 前記請求項3〜6のいずれかに記載のトランス用磁心の周囲にコイルを巻回してあるトランス。
  8. 前記請求項記載のトランスを有するLANユニット。
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Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4736311B2 (ja) * 2003-07-14 2011-07-27 パナソニック株式会社 磁性フェライトおよびそれを用いた磁性素子
JP4788991B2 (ja) * 2004-11-25 2011-10-05 日立金属株式会社 Mn−Zn系フェライト及びそれを用いた電子部品
CN1300048C (zh) * 2005-08-04 2007-02-14 浙江大学 高饱和磁通密度、低损耗锰锌铁氧体材料制备方法
JP4750563B2 (ja) * 2006-01-26 2011-08-17 Jfeフェライト株式会社 MnCoZnフェライトおよびトランス用磁心
JP4694973B2 (ja) * 2006-01-26 2011-06-08 Jfeフェライト株式会社 MnCoZnフェライトおよびトランス用磁心
JP5089923B2 (ja) * 2006-06-15 2012-12-05 Jfeフェライト株式会社 MnCoZnフェライトおよびトランス用磁心
JP5089971B2 (ja) * 2006-12-11 2012-12-05 Jfeフェライト株式会社 MnCoZnフェライトおよびトランス用磁心
JP5089970B2 (ja) * 2006-12-11 2012-12-05 Jfeフェライト株式会社 MnCoZnフェライトおよびトランス用磁心
JP5578766B2 (ja) 2008-01-23 2014-08-27 Jfeケミカル株式会社 MnZn系フェライトおよびトランス用磁心
JP5546135B2 (ja) * 2009-01-29 2014-07-09 Jfeケミカル株式会社 MnZn系フェライトコアおよびその製造方法
JP5546139B2 (ja) * 2009-01-29 2014-07-09 Jfeケミカル株式会社 MnZnCo系フェライトコアおよびその製造方法
JP2010189247A (ja) 2009-02-20 2010-09-02 Jfe Chemical Corp MnZnCo系フェライト
CN102936131B (zh) * 2012-11-07 2014-09-17 天通控股股份有限公司 一种电涡流式接近开关用锰锌铁氧体材料、镀膜磁心及其制备方法
CN104064309A (zh) * 2013-03-22 2014-09-24 上海美星电子有限公司 用于大功率led和llc变换器的磁性材料及其制备方法
CN103396109B (zh) * 2013-06-26 2014-11-26 蚌埠市高华电子有限公司 一种高频低损耗软磁铁氧体磁芯材料及其制备方法
CN104446408B (zh) * 2013-09-25 2016-12-07 比亚迪股份有限公司 一种吸波材料及其制备方法
JP6139467B2 (ja) * 2014-06-06 2017-05-31 Jfeケミカル株式会社 Mn−Zn−Co系フェライトおよびその製造方法
JP6139468B2 (ja) * 2014-06-06 2017-05-31 Jfeケミカル株式会社 Mn−Zn−Co系フェライトおよびその製造方法
US10121585B2 (en) 2014-06-23 2018-11-06 Cyntec Co., Ltd. Method of manufacturing magnetic core elements
EP3441995A4 (en) * 2016-03-25 2019-08-14 Hitachi Metals, Ltd. METHOD FOR PRODUCING MNZN-BASED FERRITE AND MNZN-BASED FERRITE
CN109516815A (zh) * 2018-12-17 2019-03-26 安徽华林磁电科技有限公司 一种无线充电磁片用软磁铁氧体材料
KR102261729B1 (ko) 2019-07-19 2021-06-08 엘지이노텍 주식회사 자성 코어
EP3767648B1 (en) * 2019-07-19 2023-12-13 LG Innotek Co., Ltd. Magnetic core

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5950072A (ja) 1982-09-11 1984-03-22 住友特殊金属株式会社 酸化物磁性材料及びその製造方法
JPS60132301A (ja) 1983-12-20 1985-07-15 Sumitomo Special Metals Co Ltd 酸化物磁性材料
JPS6265969A (ja) 1985-09-17 1987-03-25 日立フェライト株式会社 Mn−Zn−Co系フエライト
JPH081844B2 (ja) 1992-08-08 1996-01-10 日立フェライト株式会社 電源用高周波低損失フェライト
KR0131840B1 (ko) * 1995-05-31 1998-04-13 김익명 Ni-Cu-Zn계 산화물 자성재료
JPH11214213A (ja) * 1998-01-23 1999-08-06 Tdk Corp フェライト、ならびにトランスおよびその駆動方法
JPH11302069A (ja) 1998-04-22 1999-11-02 Hitachi Metals Ltd 高透磁率Mn−Zn系フェライト及びパルストランス用磁心
JP2001167921A (ja) 1999-12-08 2001-06-22 Fdk Corp 高透磁率酸化物磁性材料

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