JP5810629B2 - Ferrite composition and electronic component - Google Patents

Description

本発明は、フェライト組成物および電子部品に関する。さらに詳しくは、使用温度あるいは環境温度が、室温付近であっても、高周波数かつ低磁場の環境下において、電力損失の低減と高い飽和磁束密度とを両立できる電子部品、および該電子部品に好適なフェライト組成物に関する。   The present invention relates to a ferrite composition and an electronic component. More specifically, even when the operating temperature or ambient temperature is near room temperature, it is suitable for an electronic component capable of achieving both a reduction in power loss and a high saturation magnetic flux density in a high frequency and low magnetic field environment, and the electronic component. Related to a ferrite composition.

近年、携帯用機器等の各種電子機器の小型・軽量化が急速に進み、それに対応すべく、各種電子機器の電気回路に用いられる電子部品の小型化・高効率化・高周波数化への要求が急速に高まっている。   In recent years, various electronic devices such as portable devices have rapidly become smaller and lighter, and in order to respond to this demand, there are demands for miniaturization, higher efficiency and higher frequency of electronic components used in electric circuits of various electronic devices. Is growing rapidly.

たとえば、携帯用機器等のＤＣ−ＤＣコンバータ用のコイル磁芯としては、従来Ｎｉ−Ｚｎフェライトが用いられてきた。しかしながら、Ｎｉ−Ｚｎフェライトは比較的に電力損失が大きいため、コイル磁芯等の部品の小型化・高効率化・高周波数化への対応が困難であった。   For example, Ni-Zn ferrite has been conventionally used as a coil magnetic core for a DC-DC converter of a portable device or the like. However, since Ni—Zn ferrite has a relatively large power loss, it has been difficult to cope with downsizing, high efficiency, and high frequency of components such as a coil magnetic core.

このような問題に対し、Ｎｉ−Ｚｎフェライトに代えて、Ｍｎ−Ｚｎフェライトを用いることが考えられる。従来、Ｍｎ−Ｚｎフェライトは、電源用トランスなどに用いられ、低周波数かつ高磁場の環境下で使用されてきた。   For such a problem, it is conceivable to use Mn—Zn ferrite instead of Ni—Zn ferrite. Conventionally, Mn—Zn ferrite has been used in power transformers and the like, and has been used in a low frequency and high magnetic field environment.

一般にトランス等の磁芯として用いられるフェライトには、実際の使用温度域よりも高い温度域において磁気損失が最小となるような温度特性を持つことが要求されてきた。これは、使用時にトランスが磁気損失により発熱しトランス自体の温度が上昇、その結果、さらに磁気損失が増大してトランスの発熱が大きくなることを繰り返す、いわゆる熱暴走を起こす危険性があったからである。電源用トランスの場合、使用温度域は、通常、動作温度（たとえば８０℃）付近の温度とされる。   In general, a ferrite used as a magnetic core of a transformer or the like has been required to have temperature characteristics that minimize magnetic loss in a temperature range higher than the actual operating temperature range. This is because there is a risk of causing a so-called thermal runaway in which the transformer heats up due to magnetic loss and the temperature of the transformer itself rises, and as a result, the magnetic loss further increases and the heat generation of the transformer increases. is there. In the case of a power transformer, the operating temperature range is usually a temperature near the operating temperature (for example, 80 ° C.).

ところが、近年、たとえば、トランスをフッ素系不活性液体等を用いて冷却した場合、その環境温度あるいは使用温度を任意の温度とすることが可能となっている。この場合、磁気損失が最小となる温度は特に制限されず、磁気損失の絶対値が小さいことのみが要求される。   However, in recent years, for example, when the transformer is cooled using a fluorine-based inert liquid or the like, the environmental temperature or the use temperature can be set to an arbitrary temperature. In this case, the temperature at which the magnetic loss is minimized is not particularly limited, and it is only required that the absolute value of the magnetic loss is small.

一方、携帯用機器等のＤＣ−ＤＣコンバータ用のコイル磁芯として用いる場合、環境温度あるいは使用温度は室温付近であり、トランスと比較すると、電圧も低く、熱暴走の危険は少ない。また、このような携帯用機器では、上述したように、駆動周波数の高周波数化（たとえば１ＭＨｚ以上）が進み、高周波数領域における損失が小さいことが要求される。   On the other hand, when used as a coil magnetic core for a DC-DC converter of a portable device or the like, the environmental temperature or use temperature is near room temperature, and the voltage is lower than that of a transformer, and there is little risk of thermal runaway. In addition, as described above, such a portable device is required to have a high driving frequency (for example, 1 MHz or more) and to have a small loss in a high frequency region.

また、トランスにおいても、ＤＣ−ＤＣコンバータのような携帯用機器に用いられる部品においても、大電流への対応が進んでいる。そのため、このような部品に用いられる磁芯には大電流でもインダクタンスが低下しない優れた直流重畳特性が要求される。優れた直流重畳特性を実現するには、高い飽和磁束密度が必須であり、特にその環境温度あるいは使用温度において高い飽和磁束密度を有することが必要となる。   Also, in transformers and parts used in portable devices such as DC-DC converters, the response to large currents is progressing. For this reason, a magnetic core used for such a component is required to have excellent direct current superposition characteristics that do not lower the inductance even with a large current. A high saturation magnetic flux density is indispensable for realizing an excellent DC superposition characteristic, and it is necessary to have a high saturation magnetic flux density particularly at the ambient temperature or the use temperature.

したがって、環境温度あるいは使用温度が室温付近であって、高周波数領域での磁気損失を低下させ、高い飽和磁束密度を有するフェライト組成物が求められている。   Accordingly, there is a need for a ferrite composition that has an ambient temperature or operating temperature near room temperature, reduces magnetic loss in a high frequency region, and has a high saturation magnetic flux density.

低損失で高飽和磁束密度を有するＭｎ−Ｚｎフェライトの例として、たとえば、特許文献１では、主成分として、Ｆｅ_２Ｏ_３が５２．４〜５３．７モル％、ＺｎＯが７．０〜１１．５モル％、残部ＭｎＯとし、副成分として、ＣａＯと、Ｖ_２Ｏ_５と、Ｎｂ_２Ｏ_５と、Ａｌ_２Ｏ_３またはＢｉ_２Ｏ_３とを特定量含むＭｎ−Ｚｎフェライトが提案されている。 As an example of a Mn—Zn ferrite having a low loss and a high saturation magnetic flux density, for example, in Patent Document 1, Fe ₂ O ₃ is 52.4 to 53.7 mol% and ZnO is 7.0 to 11 as main components. .5 mol%, and the remainder MnO, as an auxiliary component, and _CaO, and V 2 _{O 5,} and _{Nb 2 O 5, Al 2 O} 3 or _Bi 2 _{O 3} and a have been proposed Mn-Zn ferrite containing specified amounts Yes.

しかしながら、上記のＭｎ−Ｚｎフェライトは、特許文献１にも記載されているように、トランスの実駆動温度である６０℃以上において、低周波数領域での磁気損失が最小となる温度（Ｐｃｖ ｍｉｎ）を設定しており、室温付近かつ高周波領域では使用できないという問題があった。   However, as described in Patent Document 1, the Mn—Zn ferrite described above is a temperature (Pcv min) at which the magnetic loss in the low frequency region is minimized at 60 ° C. or more which is the actual driving temperature of the transformer. There is a problem that it cannot be used near room temperature and in a high frequency region.

特開２００３−１２８４５８号公報JP 2003-128458 A

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、使用温度あるいは環境温度が、室温付近であっても、高周波数かつ低磁場の環境下において、電力損失の低減と高い飽和磁束密度とを両立できる電子部品、および該電子部品に好適なフェライト組成物を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a situation, and can achieve both reduction of power loss and high saturation magnetic flux density in a high frequency and low magnetic field environment even when the operating temperature or the environmental temperature is near room temperature. An object is to provide an electronic component and a ferrite composition suitable for the electronic component.

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を行った結果、フェライト組成物の酸化鉄の含有量が比較的多い場合には、磁気損失が最小となる温度を求める関係式として従来知られている式が成り立たないことを見出した。そして、従来の式の代わりに、磁気損失が最小となる温度を求める関係式を見出し、この式を用いることで、磁気損失が最小となる特定の温度範囲において、磁気損失の低減と高い飽和磁束密度とを両立できることを見出し、本発明を完成するに到った。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have conventionally used a relational expression for obtaining a temperature at which magnetic loss is minimized when the iron oxide content of the ferrite composition is relatively large. I found that a known formula does not hold. Then, instead of the conventional equation, a relational expression for obtaining the temperature at which the magnetic loss is minimized is found, and by using this equation, the magnetic loss is reduced and the high saturation magnetic flux is obtained in a specific temperature range where the magnetic loss is minimized. The inventors have found that both the density and the density can be achieved, and have completed the present invention.

すなわち、本発明に係るフェライト組成物は、
主成分が、酸化鉄と、酸化亜鉛と、酸化マンガンと、から構成され、
前記主成分１００重量％に対して、副成分として、酸化ケイ素をＳｉＯ_２換算で５０〜３００ｐｐｍ、酸化カルシウムをＣａＯ換算で１１０〜１１２０ｐｐｍを含有するフェライト組成物であって、
前記フェライト組成物の磁気損失の極小温度Ｔｓｐが２２〜３０℃の範囲にあり、
前記主成分における前記酸化鉄の含有量をＦｅ_２Ｏ_３換算でＸモル％、前記酸化亜鉛の含有量をＺｎＯ換算でＺモル％、残部を前記酸化マンガンとしたときに、前記Ｔｓｐ、前記Ｘおよび前記Ｚが下記式（１）および（２）を満足することを特徴とする。
Ｔｓｐ＝２１．６（Ｘ＋０．５２Ｚ）−１５２０…式（１）
Ｘ≧５８．０…式（２） That is, the ferrite composition according to the present invention is
The main component is composed of iron oxide, zinc oxide, and manganese oxide,
A ferrite composition containing silicon oxide in an amount of 50 to 300 ppm in terms of SiO _{2 and} calcium oxide in an amount of 110 to 1120 ppm in terms of CaO with respect to 100% by weight of the main component,
The minimum temperature Tsp of magnetic loss of the ferrite composition is in the range of 22-30 ° C.,
When the content of the iron oxide in the main component is X mol% in terms of Fe ₂ O ₃ , the content of the zinc oxide is Z mol% in terms of ZnO, and the balance is the manganese oxide, the Tsp and the X And Z satisfies the following formulas (1) and (2).
Tsp = 21.6 (X + 0.52Z) -1520 Formula (1)
X ≧ 58.0 Formula (2)

本発明では、室温付近での使用を考慮し、磁気損失が極小となる温度（Ｔｓｐ）が２２〜３０℃の範囲である場合に、上記の式（１）および（２）を用いて主成分の組成を決定し、さらに副成分の含有量を上記の特定の範囲としている。このようにすることで飽和磁束密度Ｂｓを高く保ちつつ、高周波領域（たとえば、１ＭＨｚ以上）においても電力損失（Ｐｃｖ）を低減できるフェライト組成物を得ることができる。   In the present invention, in consideration of the use near room temperature, when the temperature (Tsp) at which the magnetic loss is minimized is in the range of 22 to 30 ° C., the above-described equations (1) and (2) are used as the main components. And the content of subcomponents is within the above specific range. By doing in this way, the ferrite composition which can reduce a power loss (Pcv) also in a high frequency area | region (for example, 1 MHz or more) can be obtained, keeping saturation magnetic flux density Bs high.

本発明に係る電子部品は、上記に記載のフェライト組成物から構成されるフェライトコアを有し、１ＭＨｚ以上の周波数領域で使用される。   The electronic component according to the present invention has a ferrite core composed of the ferrite composition described above, and is used in a frequency region of 1 MHz or more.

本発明に係る電子部品は、フェライト組成物のＴｓｐが２２〜３０℃の温度範囲にあるため、使用温度あるいは環境温度が室温付近である部品として好適である。しかも、電力損失の低減と高い飽和磁束密度とを両立しているため、省電力を実現することができる。   Since the Tsp of the ferrite composition is in the temperature range of 22 to 30 ° C., the electronic component according to the present invention is suitable as a component whose operating temperature or environmental temperature is around room temperature. In addition, power saving can be realized because both reduction of power loss and high saturation magnetic flux density are compatible.

このような電子部品としては、特に制限されないが、携帯用機器等に用いられるＤＣ−ＤＣコンバータのコイル部品などが挙げられる。コイル部品としては、インダクタやチョークコイル等が挙げられる。また、Ｔｓｐを示す温度付近までトランスを冷却することで、本発明に係る電子部品をトランスにも好適に用いることができる。トランス部品としては、スイッチング用、インバータ用等の電源トランス等が挙げられる。   Such electronic components are not particularly limited, and include DC-DC converter coil components used for portable devices and the like. Examples of the coil component include an inductor and a choke coil. Moreover, the electronic component according to the present invention can be suitably used for the transformer by cooling the transformer to a temperature near Tsp. Examples of transformer parts include power transformers for switching and inverters.

図１は本発明の一実施形態に係るＤＣ−ＤＣコンバータ用フェライトコアである。FIG. 1 shows a ferrite core for a DC-DC converter according to an embodiment of the present invention.

以下、本発明を図面に示す実施形態に基づき説明する。   Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the drawings.

本実施形態に係るＤＣ−ＤＣコンバータ用フェライトコアとしては、図１に示したトロイダル型のほか、ＦＴ型、ＥＴ型、ＥＩ型、ＵＵ型、ＥＥ型、ＥＥＲ型、ＵＩ型、ドラム型、ポット型、カップ型等を例示することができる。このＤＣ−ＤＣコンバータ用フェライトコア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コイル磁芯を得る。   As the ferrite core for the DC-DC converter according to this embodiment, in addition to the toroidal type shown in FIG. 1, FT type, ET type, EI type, UU type, EE type, EER type, UI type, drum type, pot Examples include molds and cup types. A desired coil magnetic core is obtained by winding a predetermined number of turns around the ferrite core for the DC-DC converter.

本実施形態に係るＤＣ−ＤＣコンバータ用フェライトコアは、本実施形態に係るフェライト組成物で構成してある。   The ferrite core for a DC-DC converter according to this embodiment is composed of the ferrite composition according to this embodiment.

本実施形態に係るフェライト組成物は、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトであり、主成分として、酸化鉄、酸化マンガンおよび酸化亜鉛を含有している。また、本実施形態に係るフェライト組成物の磁気損失が極小となる温度（Ｔｓｐ）は、２２〜３０℃の範囲にある。   The ferrite composition according to this embodiment is a Mn—Zn ferrite and contains iron oxide, manganese oxide, and zinc oxide as main components. The temperature (Tsp) at which the magnetic loss of the ferrite composition according to this embodiment is minimized is in the range of 22 to 30 ° C.

従来、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトにおいて、Ｔｓｐを示す温度は、結晶磁気異方性によって説明がなされていた。すなわち、結晶磁気異方性定数Ｋ１の符号が温度上昇に伴って、負から正の値に変わるＫ１＝０の温度において、磁気損失が極小値を持つと言われている。   Conventionally, in Mn—Zn ferrite, the temperature showing Tsp has been explained by the magnetocrystalline anisotropy. That is, it is said that the magnetic loss has a minimum value at a temperature of K1 = 0 where the sign of the magnetocrystalline anisotropy constant K1 changes from a negative value to a positive value as the temperature rises.

また、この温度は、透磁率が極大となる、いわゆる透磁率のセカンダリーピークと一致することが知られている。上記のＫ１は、温度上昇に対して単調に増加するが、Ｆｅ^２＋は正のＫ１を持つため、Ｆｅ^２＋の量が増加すると（すなわち、Ｆｅ_２Ｏ_３量が増加すると）、セカンダリーピークの温度は低温側に移動する。 Further, it is known that this temperature coincides with a so-called secondary peak of magnetic permeability where the magnetic permeability is maximized. The above K1 increases monotonously with increasing temperature, but Fe ²⁺ has a positive K1, so when the amount of Fe ²⁺ increases (ie, the amount of Fe ₂ O ₃ increases), the temperature of the secondary peak Moves to the low temperature side.

上記の知見および実験結果に基づき、「電子材料シリーズ フェライト」（丸善株式会社発行、昭和６３年）の７９頁には、Ｆｅ_２Ｏ_３量をＸモル％、ＺｎＯ量をＺモル％とした場合に、Ｔｓｐを求める式として、下記の式が記載されている。
Ｔｓｐ＝−４５．５（Ｘ＋０．２Ｚ）＋２６２０ Based on the above findings and experimental results, page 79 of “Electronic Material Series Ferrite” (published by Maruzen Co., Ltd., 1988) has an Fe ₂ O ₃ content of X mol% and a ZnO content of Z mol%. The following formula is described as a formula for obtaining Tsp.
Tsp = -45.5 (X + 0.2Z) +2620

また、Ｆｅ_２Ｏ_３量を増やすことで、高い飽和磁束密度が得られやすいことが知られている。しかしながら、Ｆｅ_２Ｏ_３量が多くなると、飽和磁束密度は、Ｆｅ_２Ｏ_３量だけではなく、Ｆｅ_２Ｏ_３量とＺｎＯ量との比率にも影響されると考えられる。 Further, it is known that a high saturation magnetic flux density can be easily obtained by increasing the amount of Fe ₂ O ₃ . However, when the amount of Fe ₂ O ₃ increases, the saturation magnetic flux density is considered to be influenced not only by the amount of Fe ₂ O ₃ but also by the ratio of the amount of Fe ₂ O _{3 and the} amount of ZnO.

本実施形態に係るフェライト組成物のＴｓｐは２２〜３０℃の範囲にある。このようなフェライト組成物では、Ｆｅ_２Ｏ_３量を増加させることで、Ｔｓｐを上記の範囲内とし、飽和磁束密度を高めることが考えられる。そこで、上記の式を用いてＦｅ_２Ｏ_３量およびＺｎＯ量を決定しようとすると、たとえばＴｓｐが−２００℃以下となってしまい、現実的ではない。 Tsp of the ferrite composition according to this embodiment is in the range of 22 to 30 ° C. In such a ferrite composition, it is conceivable to increase the saturation magnetic flux density by increasing Tsp within the above range by increasing the amount of Fe ₂ O ₃ . Therefore, if it is attempted to determine the Fe ₂ O ₃ content and the ZnO content using the above formula, for example, Tsp becomes −200 ° C. or less, which is not realistic.

そのため、上記のＴｓｐを求める式は、Ｆｅ_２Ｏ_３量が多い（たとえば、５８モル％以上）場合には、成り立たないと考えられる。ところが、Ｆｅ_２Ｏ_３量が多い場合にＴｓｐを求める指標となるものが存在しないため、Ｆｅ_２Ｏ_３量が多い場合に、１ＭＨｚ以上の高周波数領域において、高い飽和磁束密度を有するフェライト組成物については、何ら知見がなかった。 Therefore, it is considered that the above formula for obtaining Tsp does not hold when the amount of Fe ₂ O ₃ is large (for example, 58 mol% or more). However, since there is nothing which is an index for determining the Tsp if the amount of _Fe 2 _{O 3} is large, if the amount of _Fe 2 _{O 3} is large, in the high frequency range above 1 MHz, the ferrite composition having a high saturation magnetic flux density There was no knowledge about.

そこで、本発明者等は鋭意実験を行い、フェライト組成物中の酸化鉄の含有量が比較的多い場合に、Ｔｓｐと酸化鉄および酸化亜鉛とが、上記の式とは異なる関係を有することを見出した。すなわち、フェライト組成物中の酸化鉄の含有量をＦｅ_２Ｏ_３換算でＸモル％、酸化亜鉛の含有量をＺｎＯ換算でＺモル％としたときに、Ｔｓｐと、ＸおよびＺとは、下記の式（１）および式（２）を満足する。
Ｔｓｐ＝２１．６（Ｘ＋０．５２Ｚ）−１５２０…式（１）
Ｘ≧５８．０…式（２） Therefore, the present inventors have conducted intensive experiments and found that when the content of iron oxide in the ferrite composition is relatively large, Tsp and iron oxide and zinc oxide have a relationship different from the above formula. I found it. That is, when the content of iron oxide in the ferrite composition is X mol% in terms of Fe ₂ O ₃ and the content of zinc oxide is Z mol% in terms of ZnO, Tsp, X and Z are as follows: The following expressions (1) and (2) are satisfied.
Tsp = 21.6 (X + 0.52Z) -1520 Formula (1)
X ≧ 58.0 Formula (2)

したがって、本実施形態では、主成分１００モル％中、酸化鉄の含有量（Ｘ）および酸化亜鉛の含有量（Ｚ）は、Ｆｅ_２Ｏ_３およびＺｎＯ換算で、上記の式（１）を満足するように決定される。なお、Ｘは、好ましくは５８．０〜６６．０モル％、より好ましくは６１．０〜６６．０モル％である。 Therefore, in this embodiment, in 100 mol% of the main component, the content (X) of iron oxide and the content (Z) of zinc oxide satisfy the above formula (1) in terms of Fe ₂ O ₃ and ZnO. To be decided. X is preferably 58.0 to 66.0 mol%, more preferably 61.0 to 66.0 mol%.

酸化鉄の含有量が多い場合には、磁気損失が極小となる温度（Ｔｓｐ）と、酸化鉄および酸化亜鉛の含有量と、が上記の関係式を満足するため、Ｔｓｐが２２〜３０℃の範囲内となる最適な酸化鉄および酸化亜鉛の含有量が決定される。なお、主成分の残部は、酸化マンガンから構成される。   When the content of iron oxide is large, the temperature (Tsp) at which the magnetic loss is minimized and the content of iron oxide and zinc oxide satisfy the above relational expression, so that Tsp is 22 to 30 ° C. The optimum iron oxide and zinc oxide content that falls within the range is determined. The remainder of the main component is composed of manganese oxide.

本実施形態に係るフェライト組成物は、上記の式で算出される主成分に加え、副成分として、酸化ケイ素および酸化カルシウムを含有している。このような副成分を含有させることで、電力損失の絶対値を小さくし、かつ高い飽和磁束密度を得ることができる。   The ferrite composition according to the present embodiment contains silicon oxide and calcium oxide as subcomponents in addition to the main component calculated by the above formula. By including such a subcomponent, the absolute value of power loss can be reduced and a high saturation magnetic flux density can be obtained.

酸化ケイ素の含有量は、主成分１００重量％に対して、ＳｉＯ_２換算で、５０〜３００ｐｐｍである。酸化ケイ素の含有量が多くても少なすぎても、高周波数領域での電力損失が劣化する傾向にある。 The content of silicon oxide is 50 to 300 ppm in terms of SiO _{2 with} respect to 100% by weight of the main component. Even if the content of silicon oxide is large or too small, power loss in the high frequency region tends to deteriorate.

酸化カルシウムの含有量は、主成分１００重量％に対して、ＣａＯ換算で、１１０〜１１２０ｐｐｍである。酸化カルシウムの含有量が多くても少なすぎても、高周波数領域での電力損失が劣化する傾向にある。   The content of calcium oxide is 110 to 1120 ppm in terms of CaO with respect to 100% by weight of the main component. Even if the content of calcium oxide is large or too small, power loss in the high frequency region tends to deteriorate.

なお、本実施形態に係るフェライト組成物には、不可避的不純物元素の酸化物が含まれ得る。   Note that the ferrite composition according to the present embodiment may include oxides of inevitable impurity elements.

具体的には、Ｂ、Ｃ、Ｐ、Ｓ、Ｃｌ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｂｒ、Ｔｅ、Ｉや、Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｋ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｒ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂａ、Ｐｂ、Ｂｉ等の典型金属元素や、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｈｆ、Ｔａ等の遷移金属元素が挙げられる。   Specifically, B, C, P, S, Cl, As, Se, Br, Te, I, Li, Na, Mg, Al, K, Ga, Ge, Sr, Cd, In, Sn, Sb, Typical metal elements such as Ba, Pb, and Bi, and transition metal elements such as Sc, Ti, V, Cr, Co, Ni, Cu, Y, Zr, Nb, Mo, Pd, Ag, Hf, and Ta can be given.

次に、本実施形態に係るフェライト組成物の製造方法の一例を説明する。   Next, an example of a method for producing a ferrite composition according to this embodiment will be described.

まず、出発原料（主成分の原料および副成分の原料）を、所定の組成比となるように秤量して混合し、原料混合物を得る。混合する方法としては、たとえば、ボールミルを用いて行う湿式混合や、乾式ミキサーを用いて行う乾式混合が挙げられる。なお、平均粒径が０．１〜３μｍの出発原料を用いることが好ましい。   First, starting materials (raw materials of main components and raw materials of subcomponents) are weighed and mixed so as to have a predetermined composition ratio to obtain a raw material mixture. Examples of the mixing method include wet mixing using a ball mill and dry mixing using a dry mixer. It is preferable to use a starting material having an average particle size of 0.1 to 3 μm.

主成分の原料としては、酸化鉄（α−Ｆｅ_２Ｏ_３ ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化マンガン（Ｍｎ_３Ｏ_４）、あるいは複合酸化物などを用いることができる。さらに、その他、焼成により上記した酸化物や複合酸化物となる各種化合物等を用いることができる。焼成により上記した酸化物になるものとしては、たとえば、金属単体、炭酸塩、シュウ酸塩、硝酸塩、水酸化物、ハロゲン化物、有機金属化合物等が挙げられる。なお、主成分中の酸化マンガンの含有量はＭｎＯ換算で計算されるが、主成分の原料としては、Ｍｎ_３Ｏ_４が好ましく用いられる。 As a raw material for the main component, iron oxide (α-Fe ₂ O ₃ ), zinc oxide (ZnO), manganese oxide (Mn ₃ O ₄ ), or a composite oxide can be used. In addition, various compounds that become oxides or composite oxides by firing can be used. Examples of the oxide that becomes the above-mentioned oxide upon firing include simple metals, carbonates, oxalates, nitrates, hydroxides, halides, organometallic compounds, and the like. In addition, although the content of manganese oxide in the main component is calculated in terms of MnO, Mn ₃ O ₄ is preferably used as the main component material.

副成分の原料としては、主成分の原料の場合と同様に、酸化物だけではなく複合酸化物や焼成後に酸化物となる化合物を用いてもよい。酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）の場合には、ＳｉＯ_２を用いることが好ましい。また、酸化カルシウム（ＣａＯ）の場合には、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）を用いることが好ましい。 As the raw material of the subcomponent, as in the case of the raw material of the main component, not only an oxide but also a composite oxide or a compound that becomes an oxide after firing may be used. In the case of silicon oxide (SiO ₂ ), it is preferable to use SiO ₂ . In the case of calcium oxide (CaO), it is preferable to use calcium carbonate (CaCO ₃ ).

次に、原料混合物の仮焼きを行い、仮焼き材料を得る。仮焼きは、原料の熱分解、成分の均質化、フェライトの生成、焼結による超微粉の消失と適度の粒子サイズへの粒成長を起こさせ、原料混合物を後工程に適した形態に変換するために行われる。こうした仮焼きは、好ましくは８００〜１１００℃の温度で、通常１〜３時間程度行う。仮焼きは、大気（空気）中で行ってもよく、大気中よりも酸素分圧が高い雰囲気や純酸素雰囲気で行っても良い。なお、主成分の原料と副成分の原料との混合は、仮焼きの前に行ってもよく、仮焼き後に行ってもよい。   Next, the raw material mixture is calcined to obtain a calcined material. Calcining causes thermal decomposition of raw materials, homogenization of ingredients, formation of ferrite, disappearance of ultrafine powder due to sintering and grain growth to an appropriate particle size, and converts the raw material mixture into a form suitable for the subsequent process. Done for. Such calcination is preferably performed at a temperature of 800 to 1100 ° C. for about 1 to 3 hours. The calcination may be performed in the air (air), or may be performed in an atmosphere having a higher oxygen partial pressure or in a pure oxygen atmosphere than in the air. The mixing of the main component raw material and the subcomponent raw material may be performed before calcining or after calcining.

次に、仮焼き材料の粉砕を行い、粉砕材料を得る。粉砕は、仮焼き材料の凝集をくずして適度の焼結性を有する粉体とするために行われる。仮焼き材料が大きい塊を形成しているときには、粗粉砕を行ってからボールミルやアトライターなどを用いて湿式粉砕を行う。湿式粉砕は、仮焼き材料の平均粒径が、好ましくは１〜２μｍ程度となるまで行う。   Next, the calcined material is pulverized to obtain a pulverized material. The pulverization is performed in order to break down the coagulation of the calcined material to obtain a powder having appropriate sinterability. When the calcined material forms a large lump, wet pulverization is performed using a ball mill or an attritor after coarse pulverization. The wet pulverization is performed until the average particle diameter of the calcined material is preferably about 1 to 2 μm.

次に、粉砕材料の造粒（顆粒）を行い、造粒物を得る。造粒は、粉砕材料を適度な大きさの凝集粒子とし、成形に適した形態に変換するために行われる。こうした造粒法としては、たとえば、加圧造粒法やスプレードライ法などが挙げられる。スプレードライ法は、粉砕材料に、ポリビニルアルコールなどの通常用いられる結合剤を加えた後、スプレードライヤー中で霧化し、低温乾燥する方法である。   Next, the pulverized material is granulated (granular) to obtain a granulated product. The granulation is performed in order to convert the pulverized material into aggregated particles having an appropriate size and convert it into a form suitable for molding. Examples of such a granulation method include a pressure granulation method and a spray drying method. The spray drying method is a method in which a commonly used binder such as polyvinyl alcohol is added to the pulverized material, and then atomized in a spray dryer and dried at a low temperature.

次に、造粒物を所定形状に成形し、成形体を得る。造粒物の成形としては、たとえば、乾式成形、湿式成形、押出成形などが挙げられる。乾式成形法は、造粒物を、金型に充填して圧縮加圧（プレス）することにより行う成形法である。成形体の形状は、特に限定されず、用途に応じて適宜決定すればよいが、本実施形態ではトロイダル型形状とされる。   Next, the granulated product is molded into a predetermined shape to obtain a molded body. Examples of the molding of the granulated product include dry molding, wet molding, and extrusion molding. The dry molding method is a molding method in which a granulated product is filled in a mold and compressed and pressed (pressed). The shape of the molded body is not particularly limited, and may be appropriately determined according to the application. In the present embodiment, the shape is a toroidal shape.

次に、成形体の本焼成を行い、焼結体（本実施形態のフェライト組成物）を得る。本焼成は、多くの空隙を含んでいる成形体の粉体粒子間に、融点以下の温度で粉体が凝着する焼結を起こさせ、緻密な焼結体を得るために行われる。このような本焼成は、好ましくは９００〜１３００℃の温度で、通常２〜５時間程度行う。本焼成は、大気（空気）中で行ってもよく、大気中よりも酸素分圧が高い雰囲気で行っても良い。   Next, the compact is fired to obtain a sintered body (the ferrite composition of the present embodiment). This firing is performed in order to obtain a dense sintered body by causing sintering in which the powder adheres at a temperature below the melting point between the powder particles of the molded body containing many voids. Such firing is preferably performed at a temperature of 900 to 1300 ° C. for usually 2 to 5 hours. The main calcination may be performed in the atmosphere (air) or in an atmosphere having a higher oxygen partial pressure than in the atmosphere.

このような工程を経て、本実施形態に係るフェライト組成物は製造される。   Through such steps, the ferrite composition according to the present embodiment is manufactured.

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様で実施し得ることは勿論である。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to such embodiment at all, Of course, in the range which does not deviate from the summary of this invention, it can implement in various aspects. .

たとえば、上述した実施形態では、トロイダル型形状とするために、本焼成前に該形状に成形しているが、本焼成後に該形状に成形（加工）してもよい。   For example, in the above-described embodiment, in order to obtain a toroidal shape, the shape is formed before the main baking, but may be formed (processed) after the main baking.

以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。   Hereinafter, although this invention is demonstrated based on a more detailed Example, this invention is not limited to these Examples.

まず、主成分の原料として、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＺｎＯおよびＭｎ_３Ｏ_４を準備した。副成分の原料として、ＳｉＯ_２およびＣａＣＯ_３を準備した。 First, Fe ₂ O ₃ , ZnO, and Mn ₃ O ₄ were prepared as main components. SiO ₂ and CaCO ₃ were prepared as auxiliary component materials.

次に、準備した主成分の原料の粉末を、上記の式（１）により算出された含有量となるように秤量し、さらに、副成分の原料の粉末を表１に示す量となるように秤量した後、ボールミルで５時間湿式混合して原料混合物を得た。   Next, the prepared raw material powder is weighed so as to have the content calculated by the above formula (1), and the subcomponent raw material powder has the amount shown in Table 1. After weighing, wet mixing was performed for 5 hours with a ball mill to obtain a raw material mixture.

次に、得られた原料混合物を、空気中において９５０℃で２時間仮焼して仮焼き材料とした後、ボールミルで２０時間湿式粉砕して、平均粒径が１．５μｍである粉砕材料を得た。   Next, the obtained raw material mixture was calcined in air at 950 ° C. for 2 hours to obtain a calcined material, and then wet pulverized with a ball mill for 20 hours to obtain a pulverized material having an average particle diameter of 1.5 μm. Obtained.

次に、この粉砕材料を乾燥した後、該粉砕材料１００重量％に、バインダーとしてのポリビニルアルコールを１．０重量％添加して造粒し、２０メッシュの篩で整粒して顆粒とした。この顆粒を１９６ＭＰａ（２ｔｏｎ／ｃｍ^２）の圧力で加圧成形して、トロイダル形状（寸法＝外径２２ｍｍ×内径１２ｍｍ×高さ６ｍｍ）の成形体を得た。 Next, this pulverized material was dried, and then granulated by adding 1.0% by weight of polyvinyl alcohol as a binder to 100% by weight of the pulverized material, and granulated with a 20 mesh sieve to obtain granules. This granule was pressure-molded at a pressure of 196 MPa ( ² ton / cm ² ) to obtain a molded body having a toroidal shape (size = outer diameter 22 mm × inner diameter 12 mm × height 6 mm).

次に、これら各成形体を、酸素分圧を適宜制御しながら、１２７０℃で２．５時間焼成して、焼結体としてのトロイダルコアサンプルを得た。得られたサンプルについて、蛍光Ｘ線分析を行い、フェライトコアの組成を測定した。結果を表１および２に示す。   Next, each of these molded bodies was fired at 1270 ° C. for 2.5 hours while appropriately controlling the oxygen partial pressure to obtain a toroidal core sample as a sintered body. The obtained sample was subjected to fluorescent X-ray analysis to measure the composition of the ferrite core. The results are shown in Tables 1 and 2.

＜電力損失（Ｐｃｖ）＞
得られたトロイダルコアサンプルに、１次巻線および２次巻線を３回ずつ巻回し、１ＭＨｚ−５０ｍＴの条件において、−１０〜５０℃における電力損失を測定し、損失が最小となる温度（Ｔｓｐ）を求め、Ｔｓｐおよび２６℃での電力損失Ｐｃｖを算出した（単位：ｋＷ／ｍ^３ ）。測定は、Ｂ−Ｈアナライザー（岩崎通信機株式会社製ＳＹ−８２１７）を用いて行った。結果を表１および２に示す。 <Power loss (Pcv)>
A primary winding and a secondary winding are wound three times on the obtained toroidal core sample, and the power loss at −10 to 50 ° C. is measured under the condition of 1 MHz-50 mT. Tsp) was determined, and Tsp and power loss Pcv at 26 ° C. were calculated (unit: kW / m ³ ). The measurement was performed using a BH analyzer (SY-8217 manufactured by Iwasaki Tsushinki Co., Ltd.). The results are shown in Tables 1 and 2.

＜飽和磁束密度（Ｂｓ）＞
得られたトロイダルコアサンプルに、巻線を６０回巻回した後、Ｂ−Ｈカーブトレーサー（理研電子株式会社製Ｍｏｄｅｌ ＢＨＳ４０）を用いて２ｋＡ／ｍの磁場を印加したときの飽和磁束密度Ｂｓを２６℃および１００℃において測定した（単位：ｍＴ）。結果を表１および２に示す。 <Saturation magnetic flux density (Bs)>
After winding the winding 60 times on the obtained toroidal core sample, the saturation magnetic flux density Bs when a magnetic field of 2 kA / m was applied using a BH curve tracer (Model BHS40 manufactured by Riken Denshi Co., Ltd.) It was measured at 26 ° C. and 100 ° C. (unit: mT). The results are shown in Tables 1 and 2.

＜焼結体密度＞
得られたトロイダルコアサンプルについて、焼成後の焼結体の寸法および重量から、焼結体密度を算出した。焼結体密度は４．７５ｇ／ｃｍ^３以上を良好とした。結果を表１および２に示す。 <Sintered body density>
About the obtained toroidal core sample, the sintered compact density was computed from the dimension and weight of the sintered compact after baking. The density of the sintered body was 4.75 g / cm ³ or more. The results are shown in Tables 1 and 2.

また、表１および２には、２６℃におけるＰｃｖとＢｓとに基づきフェライトコアの品質係数を示すＰｃｖ／Ｂｓを示した。Ｐｃｖが小さいほど、あるいは、Ｂｓが大きいほど、このＰｃｖ／Ｂｓは小さくなる。したがって、Ｐｃｖ／Ｂｓの値が小さいほど、電力損失の低減と高い飽和磁束密度とを両立できるため好ましい。本実施例では、２６℃におけるＰｃｖ／Ｂｓは１．４８以下を良好とした。   Tables 1 and 2 show Pcv / Bs indicating the quality factor of the ferrite core based on Pcv and Bs at 26 ° C. The smaller Pcv or the larger Bs, the smaller this Pcv / Bs. Therefore, it is preferable that the value of Pcv / Bs is smaller because a reduction in power loss and a higher saturation magnetic flux density can both be achieved. In this example, the Pcv / Bs at 26 ° C. was 1.48 or less.

表１より、計算で求めたＴｓｐと、Ｐｃｖの測定により得られたＴｓｐと、がほぼ一致していることが確認できた。また、実施例１〜８に係る試料では、Ｔｓｐが２２〜３０℃の範囲内であることが確認できた。さらに、実施例１〜８に係る試料では、高周波数領域（１ＭＨｚ）における電力損失（Ｐｃｖ）が低く、しかも高い飽和磁束密度（Ｂｓ）が得られ、２６℃におけるＰｃｖ／Ｂｓで表される品質係数が良好となることが確認できた。   From Table 1, it was confirmed that the Tsp obtained by the calculation and the Tsp obtained by the measurement of Pcv almost coincided. Moreover, in the sample which concerns on Examples 1-8, it has confirmed that Tsp was in the range of 22-30 degreeC. Furthermore, in the samples according to Examples 1 to 8, the power loss (Pcv) in the high frequency region (1 MHz) is low and a high saturation magnetic flux density (Bs) is obtained, and the quality expressed by Pcv / Bs at 26 ° C. It was confirmed that the coefficient was good.

また、表２より、副成分（ＳｉＯ_２およびＣａＯ）を含有させても、Ｔｓｐは変化せず、その含有量を本発明の範囲内とすることで（実施例９〜１３）、１ＭＨｚにおける電力損失の低減および高い飽和磁束密度を両立でき、品質係数が良好となることが確認できた。 Further, from Table 2, even if subcomponents (SiO ₂ and CaO) are contained, Tsp does not change, and the content is within the scope of the present invention (Examples 9 to 13). It was confirmed that both a reduction in loss and a high saturation magnetic flux density can be achieved, and the quality factor is improved.

したがって、本発明に係る電子部品は、使用温度および環境温度域において電力損失が低減され、しかも高い飽和磁束密度が得られるため、高効率の部品である。その結果、本発明に係る電子部品を携帯用機器等に用いた場合であっても、電池等の消耗を抑制でき、省電力を実現することができる。   Therefore, the electronic component according to the present invention is a highly efficient component because power loss is reduced in the operating temperature and environmental temperature ranges and a high saturation magnetic flux density is obtained. As a result, even when the electronic component according to the present invention is used in a portable device or the like, consumption of the battery or the like can be suppressed, and power saving can be realized.

Claims (1)

主成分が、酸化鉄と、酸化亜鉛と、酸化マンガンと、から構成され、
前記主成分１００重量％に対して、副成分として、酸化ケイ素をＳｉＯ_２換算で５０〜３００ｐｐｍ、酸化カルシウムをＣａＯ換算で１１０〜１１２０ｐｐｍを含有するフェライト組成物から構成されるフェライトコアを有する電子部品であって、
前記フェライト組成物の磁気損失の極小温度Ｔｓｐが２２〜３０℃の範囲にあり、
前記主成分における前記酸化鉄の含有量をＦｅ_２Ｏ_３換算でＸモル％、前記酸化亜鉛の含有量をＺｎＯ換算でＺモル％、残部を前記酸化マンガンとしたときに、前記Ｔｓｐ、前記Ｘおよび前記Ｚが下記式（１）および（２）を満足し、
１ＭＨｚ以上の周波数領域で使用されることを特徴とする電子部品。
Ｔｓｐ＝２１．６（Ｘ＋０．５２Ｚ）−１５２０…式（１）
Ｘ≧５８．０…式（２） The main component is composed of iron oxide, zinc oxide, and manganese oxide,
An electronic component having a ferrite core composed of a ferrite composition containing silicon oxide in an amount of 50 to 300 ppm in terms of SiO _{2 and} calcium oxide in an amount of 110 to 1120 ppm in terms of CaO as subcomponents with respect to 100% by weight of the main component. Because
The minimum temperature Tsp of magnetic loss of the ferrite composition is in the range of 22-30 ° C.,
When the content of the iron oxide in the main component is X mol% in terms of Fe ₂ O ₃ , the content of the zinc oxide is Z mol% in terms of ZnO, and the balance is the manganese oxide, the Tsp and the X And Z satisfies the following formulas (1) and (2) ,
An electronic component that is used in a frequency range of 1 MHz or more .
Tsp = 21.6 (X + 0.52Z) -1520 Formula (1)
X ≧ 58.0 Formula (2)

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