(57)【要約】【課題】モールドしても低損失かつキュリー点、飽和磁束密度の高いモールドトランス用磁性材料を提供する。【解決手段】粉末表面が抗応力性に優れたＭｎ−Ｚｎフェライトで被覆された低損失Ｍｎ−Ｚｎフェライト粉末で構成されたモールドトランス用磁性材料であって、前記抗応力性に優れたＭｎ−Ｚｎフェライトが、超音波励起フェライトめっき法によって生成されたモールドトランス用磁性材料。【選択図】　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
母材のＭｎ−Ｚｎフェライト粉末の表面がＭｎ−Ｚｎフェライトで被覆されたＭｎ−Ｚｎフェライト粉末で形成されたモールドトランス用磁性材料であって、前記粉末表面のＭｎ−Ｚｎフェライトが、超音波励起フェライトめっき法によって生成され、前記母材のＭｎ−Ｚｎフェライトの主成分組成が５２．０〜５４．０ｍｏｌ％のＦｅ２Ｏ３、３５．０〜４３．０ｍｏｌ％のＭｎＯ、残部ＺｎＯからなることを特徴とするモールドトランス用磁性材料。
【請求項２】
前記母材のＭｎ−Ｚｎフェライト粉末の表面のＭｎ−Ｚｎフェライトの主成分組成が５１．０〜５４．０ｍｏｌ％のＦｅ２Ｏ３、２９．０〜３３．０ｍｏｌ％のＭｎＯ、残部ＺｎＯからなることを特徴とする請求項１記載のモールドトランス用磁性材料。
【請求項３】
前記母材のＭｎ−Ｚｎフェライト粉末を水溶液中に分散する粉末分散工程と、該母材のＭｎ−Ｚｎフェライト粉末の表面を超音波励起フェライトめっきによりＭｎ−Ｚｎフェライト層で被覆するフェライト被覆工程と、該Ｍｎ−Ｚｎフェライト層で被覆されたＭｎ−Ｚｎフェライト粉末を３００〜５００℃の温度下で圧縮成形する成形工程からなることを特徴とするモールドトランス用磁性材料の製造方法。
【請求項４】
前記母材のＭｎ−Ｚｎフェライトの主成分組成を５２．０〜５４．０ｍｏｌ％のＦｅ２Ｏ３、３５．０〜４３．０ｍｏｌ％のＭｎＯ、残部ＺｎＯとし、前記母材のＭｎ−Ｚｎフェライトの表面のＭｎ−Ｚｎフェライトの主成分組成を５１．０〜５４．０ｍｏｌ％のＦｅ２Ｏ３、２９．０〜３３．０ｍｏｌ％のＭｎＯ、残部ＺｎＯとすることを特徴とする請求項３に記載のモールドトランス用磁性材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モールドトランス用磁性材料およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の小型化、軽量化が急速に進んでいる。それに伴い、電子機器の電源に用いられるトランスも小型化、高性能化が進んでいる。その中で、衝撃やほこり、異物などの保護や放熱のため、トランスを含めた電源部分、もしくは電子部品全体をモールドする手法が用いられてきている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、トランスをモールドするとモールド樹脂で発生する応力によりトランスのフェライトコアの磁気特性は劇的に劣化する。それを改善するために、抗応力性に優れたＭｎ−Ｚｎフェライトが開発された。例えば、特開２００２−２３１５１９号公報に記載されている。この開発により、モールドしても磁気特性の劣化幅が低下した。しかし、キュリー点が低く、飽和磁束密度が小さい材料という問題点があった。そのため、抗応力性に優れた特性を維持したままキュリー点、飽和磁束密度の高い材料が求められている。
【０００４】
本発明は、上記の問題を解決し、モールドしても低損失で、かつキュリー点、飽和磁束密度の高いモールドトランス用磁性材料およびその製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、粉末表面が抗応力性に優れたＭｎ−Ｚｎフェライトで被覆された低損失Ｍｎ−Ｚｎフェライト粉末で構成されたモールドトランス用磁性材料である。
【０００６】
また、本発明は、前記抗応力性に優れたＭｎ−Ｚｎフェライトが、超音波励起フェライトめっき法によって生成されたモールドトランス用磁性材料である。
【０００７】
また、本発明は、前記母材の低損失Ｍｎ−Ｚｎフェライトの主成分組成が５２．０〜５４．０ｍｏｌ％のＦｅ２Ｏ３、３５．０〜４３．０ｍｏｌ％のＭｎＯ、残部ＺｎＯからなるモールドトランス用磁性材料である。
【０００８】
また、本発明は、前記被覆する抗応力性に優れたＭｎ−Ｚｎフェライトの主成分組成が５１．０〜５４．０ｍｏｌ％のＦｅ２Ｏ３、２９．０〜３３．０ｍｏｌ％のＭｎＯ、残部ＺｎＯからなるモールドトランス用磁性材料である。
【０００９】
また、本発明は、低損失Ｍｎ−Ｚｎフェライト粉末を水溶液中に分散する粉末分散工程と、水溶液中に分散された低損失Ｍｎ−Ｚｎフェライトの表面をフェライトめっきにより抗応力性に優れたＭｎ−Ｚｎフェライト層で被覆するフェライト被覆工程と、抗応力性に優れたＭｎ−Ｚｎフェライト層で被覆された低損失Ｍｎ−Ｚｎフェライト粉末を３００〜５００℃の温度下で圧縮成形する成形工程からなるモールドトランス用磁性材料の製造方法である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態によるモールドトランス用磁性材料およびその製造方法について、以下に説明する。
【００１１】
本発明のモールドトランス用磁性材料は、低損失Ｍｎ−Ｚｎフェライト粉末の表面に抗応力性に優れたＭｎ−Ｚｎフェライトの層で被覆し、プレス、熱処理を行うことを特徴とするものである。これにより、被覆した抗応力性に優れたＭｎ−Ｚｎフェライトが緩衝層となり、モールドの応力による特性劣化を押さえることができる。また、抗応力性に優れたＭｎ−Ｚｎフェライトは、キュリー点が低く、飽和磁束密度は小さいが、表面に被覆しているだけであるため、キュリー点、飽和磁束密度の低下を押さえることができる。
【００１２】
ここで、フェライトを被覆する技術として、フェライトめっきを用いることにより、環境温度近傍で成膜が可能のため、低損失Ｍｎ−Ｚｎフェライトコアと抗応力性に優れたＭｎ−Ｚｎフェライトの被覆層の間に応力が発生せず、成膜による特性劣化が発生しない特徴を持つ。
【００１３】
また、前記抗応力性に優れたＭｎ−Ｚｎフェライトが、超音波励起フェライトめっき法によって生成されたモールドトランス用磁性材料である。
【００１４】
また、前記母材の低損失Ｍｎ−Ｚｎフェライトの主成分組成を５２．０〜５４．０ｍｏｌ％のＦｅ２Ｏ３３、３５．０〜４３．０ｍｏｌ％のＭｎＯ、残部ＺｎＯとする。
【００１５】
ここで、母材について、Ｆｅ２Ｏ３が５２．０ｍｏｌ％未満であり、ＭｎＯが４３．０ｍｏｌ％　を超えると、損失が最小となる温度が、モールドトランスの環境温度より高くなり、常温の損失が著しく高くなる。
【００１６】
また、Ｆｅ２Ｏ３が、５４．０ｍｏｌ％を超え、ＭｎＯが、３５．０ｍｏｌ％未満であると、損失が最小となる温度が、モールドトランスの環境温度より低くなり、トランスの温度が上がるなどの不具合が生ずる。
【００１７】
また、前記被覆する抗応力性に優れたＭｎ−Ｚｎフェライトの主成分組成を５１．０〜５４．０ｍｏｌ％のＦｅ２Ｏ３、２９．０〜３３．０ｍｏｌ％のＭｎＯ、残部ＺｎＯとする。
【００１８】
ここで、被覆するＭｎ−Ｚｎフェライトについて、Ｆｅ２Ｏ３が５１．０ｍｏｌ％未満であり、ＭｎＯが３３．０ｍｏｌ％を超えると、損失が最小となる温度が、モールドトランスの環境温度より高くなり、常温の損失が著しく高くなる。
【００１９】
また、Ｆｅ２Ｏ３が５４．０ｍｏｌ％を超え、ＭｎＯが２９．０ｍｏｌ％未満であると、損失が最小となる温度が、モールドトランスの環境温度より低くなり、トランスの温度が上がるなどの不具合が生ずる。
【００２０】
また、３００℃未満の温度で圧縮成形すると、焼結が不足し、また、５００℃を超える温度で圧縮成形すると、表面のＭｎ−Ｚｎフェライトの焼結が進みすぎる不具合が生ずる。
【００２１】
【実施例】
（実施例１）
実施例１のモールドトランス用磁性材料は、母材となる低損失Ｍｎ−Ｚｎフェライト粉末として、主成分組成を５２．８ｍｏｌ％のＦｅ２Ｏ３、３５．７ｍｏｌ％のＭｎＯ、残部ＺｎＯからなるＭｎ−Ｚｎフェライトの原料を秤量し、混合し、９００℃で予焼を行い粉末を作製した。フェライトめっき方法としては、上記のように作製した低損失Ｍｎ−Ｚｎフェライト粉末を８０℃の水に入れ、温度を一定に保ちながら、ＦｅＣｌ２、ＭｎＣｌ２、ＺｎＣｌ２の反応液にてフェライトめっきを行った。フェライトめっき組成は、５１．０〜５４．０ｍｏｌ％のＦｅ２Ｏ３、２９．０〜３３．０ｍｏｌ％のＭｎＯ、残部ＺｎＯとなるように調整を行った。
【００２２】
また、フェライトめっきは、超音波ホーンにより超音波を加えることによって液を激しく運動させながら、ＮａＮＯ２の酸化剤を徐々に加えて酸化することによって進行させ、またｐＨコントローラにより、ＮＨ４ＯＨでｐＨを調整し、ほぼ中性の反応液中に低損失Ｍｎ−Ｚｎフェライト粉末を浸漬して行った。このようにして、低損失Ｍｎ−Ｚｎフェライトコアは、フェライトめっきの反応液によって侵されることなく、表面に０．５μｍ厚のフェライトめっきの被覆層を形成することができた。得られた粉末を４００℃の温度で圧縮成形することにより、発明品を得た。
【００２３】
また、上記の発明品のフェライトめっき組成を５０．５ｍｏｌ％のＦｅ２Ｏ３、３３．５ｍｏｌ％のＭｎＯ、残部ＺｎＯ（比較品１）、５４．５ｍｏｌ％のＦｅ２Ｏ３、２９．５ｍｏｌ％のＭｎＯ、残部ＺｎＯ（比較品２）、５２．５ｍｏｌ％のＦｅ２Ｏ３、３３．５ｍｏｌ％のＭｎＯ、残部ＺｎＯ（比較品３）、５２．５ｍｏｌ％のＦｅ２Ｏ３、２８．５ｍｏｌ％のＭｎＯ、残部ＺｎＯ（比較品４）とすることで比較品を得た。
【００２４】
従来品の抗応力性に優れたモールドトランス用Ｍｎ−Ｚｎフェライトコアとして、主成分組成を５２．０ｍｏｌ％のＦｅ２Ｏ３、３２．０ｍｏｌ％のＭｎＯ、残部ＺｎＯからなるＭｎ−Ｚｎフェライトを秤量し、アトライターを用いて２時間混合した。混合の後、スプレードライアーで造粒した。造粒した粉末をロータリーキルンで予焼した。得られた粉末に添加物として０．０２ｗｔ％のＳｉＯ２、０．０５ｗｔ％のＣａＯ、０．０５ｗｔ％のＮｂ２Ｏ５を添加し、アトライターを用いて解砕し、スプレードライアーにて造粒し、トロイダル形状にプレスし、還元雰囲気中、１２５０℃の焼成温度で焼成したものを用いた。
【００２５】
発明品と比較品と従来品を熱硬化性エポキシ樹脂中に浸し硬化させ、モールドを行った。表１に、組成及びモールド後の１００ｋＨｚ−２００ｍＴの１００℃における損失、キュリー点、飽和磁束密度を示す。
【００２６】
【表１】
2004134639.tif 000002
【００２７】
表１より、発明品の損失が、従来品に比べて小さく、またキュリー点、飽和磁束密度が高いことが分かる。
【００２８】
（実施例２）
実施例２のモールドトランス用磁性材料は、母材となる低損失Ｍｎ−Ｚｎフェライト粉末として、主成分組成を５２．０〜５４．０ｍｏｌ％のＦｅ２Ｏ３、３５．０〜４３．０ｍｏｌ％のＭｎＯ、残部ＺｎＯからなるＭｎ−Ｚｎフェライトの原料を秤量し、混合し、９００℃で予焼を行い粉末を作製した。フェライトめっき方法としては、上記のように作製した低損失Ｍｎ−Ｚｎフェライト粉末を８０℃の水に入れ、温度を一定に保ちながら、ＦｅＣｌ２、ＭｎＣｌ２、ＺｎＣｌ２の反応液にてフェライトめっきを行った。めっき組成は、５２．０ｍｏｌ％のＦｅ２Ｏ３、３２．０ｍｏｌ％のＭｎＯ、残部ＺｎＯとなるように調整を行った。
【００２９】
また、フェライトめっきは、超音波ホーンにより超音波を加えることによって液を激しく運動させながら、ＮａＮＯ２の酸化剤を徐々に加えて酸化することによって進行させ、またｐＨコントローラにより、ＮＨ４ＯＨでｐＨを調整し、ほぼ中性の反応液中に低損失Ｍｎ−Ｚｎフェライト粉末を浸漬して行った。このようにして、低損失Ｍｎ−Ｚｎフェライト粉末は、フェライトめっきの反応液によって侵されることなく、表面に０．５μｍ厚のフェライトめっきの被覆層を形成することができた。得られた粉末を４００℃の温度で圧縮成形することにより、発明品を得た。
【００３０】
また、上記の発明品の低損失Ｍｎ−Ｚｎフェライト粉末の主成分組成として５１．５ｍｏｌ％のＦｅ２Ｏ３、３９．０ｍｏｌ％のＭｎＯ、残部ＺｎＯ（比較品５）、５４．５ｍｏｌ％のＦｅ２Ｏ３、３９．０ｍｏｌ％のＭｎＯ、残部ＺｎＯ（比較品６）、５３．０ｍｏｌ％のＦｅ２Ｏ３、３４．０ｍｏｌ％のＭｎＯ、残部ＺｎＯ（比較品７）、５３．０ｍｏｌ％のＦｅ２Ｏ３、４４．０ｍｏｌ％のＭｎＯ、残部ＺｎＯ（比較品８）とすることで比較品を得た。
【００３１】
従来品の抗応力性に優れたモールドトランス用Ｍｎ−Ｚｎフェライトコアとして、主成分組成を５２．０ｍｏｌ％のＦｅ２Ｏ３、３２．０ｍｏｌ％のＭｎＯ、残部ＺｎＯからなるＭｎ−Ｚｎフェライトを秤量し、アトライターを用いて２時間混合した。混合の後、スプレードライアーで造粒した。造粒した粉末をロータリーキルンで予焼した。得られた粉末に添加物として０．０２ｗｔ％のＳｉＯ２、０．０５ｗｔ％のＣａＯ、０．０５ｗｔ％のＮｂ２Ｏ５を添加し、アトライターを用いて解砕し、スプレードライアーにて造粒し、トロイダル形状にプレスし、還元雰囲気中、１２５０℃の焼成温度で焼成したものを用いた。
【００３２】
発明品と比較品と従来品を熱硬化性エポキシ樹脂中に浸し硬化させ、モールドを行った。表２に、組成及びモールド後の１００ｋＨｚ−２００ｍＴの１００℃における損失、キュリー点、飽和磁束密度を示す。
【００３３】
【表２】
2004134639.tif 000003
【００３４】
表２より、発明品の損失が、従来品に比べて小さく、またキュリー点、飽和磁束密度が高いことが分かる。
【００３５】
（実施例３）
実施例３のモールドトランス用磁性材料は、母材となる低損失Ｍｎ−Ｚｎフェライト粉末として、主成分組成を５２．８ｍｏｌ％のＦｅ２Ｏ３、３５．７ｍｏｌ％のＭｎＯ、残部ＺｎＯからなるＭｎ−Ｚｎフェライトの原料を秤量し、混合し、９００℃で予焼を行い粉末を作製した。フェライトめっき方法としては、上記のように作製した低損失Ｍｎ−Ｚｎフェライト粉末を８０℃の水に入れ、温度を一定に保ちながら、ＦｅＣｌ２、ＭｎＣｌ２、ＺｎＣｌ２の反応液にてフェライトめっきを行った。フェライトめっき組成は、５２．０ｍｏｌ％のＦｅ２Ｏ３、３２．０ｍｏｌ％のＭｎＯ、残部ＺｎＯとなるように調整を行った。
【００３６】
また、フェライトめっきは、超音波ホーンにより超音波を加えることによって液を激しく運動させながら、ＮａＮＯ２の酸化剤を徐々に加えて酸化することによって進行させ、またｐＨコントローラにより、ＮＨ４ＯＨでｐＨを調整し、ほぼ中性の反応液中に低損失Ｍｎ−Ｚｎフェライト粉末を浸漬して行った。このようにして、低損失Ｍｎ−Ｚｎフェライト粉末は、フェライトめっきの反応液によって侵されることなく、表面に０．５μｍ厚のフェライトめっきの被覆層を形成することができた。得られた粉末を３００〜５００℃の温度で圧縮成形することにより、発明品を得た。
【００３７】
また、上記の発明品の圧縮成形する温度を２００℃（比較品９）、６００℃（比較品１０）とすることで比較品を得た。
【００３８】
従来品の抗応力性に優れたモールドトランス用Ｍｎ−Ｚｎフェライトコアとして、主成分組成を５２．０ｍｏｌ％のＦｅ２Ｏ３、３２．０ｍｏｌ％のＭｎＯ、残部ＺｎＯからなるＭｎ−Ｚｎフェライトを秤量し、アトライターを用いて２時間混合した。混合の後、スプレードライアーで造粒した。造粒した粉末をロータリーキルンで予焼した。得られた粉末に添加物として０．０２ｗｔ％のＳｉＯ２、０．０５ｗｔ％のＣａＯ、０．０５ｗｔ％のＮｂ２Ｏ５を添加し、アトライターを用いて解砕し、スプレードライアーにて造粒し、トロイダル形状にプレスし、還元雰囲気中、１２５０℃の焼成温度で焼成したものを用いた。
【００３９】
発明品と比較品と従来品を熱硬化性エポキシ樹脂中に浸し硬化させモールドを行った。表３に、組成及びモールド後の１００ｋＨｚ−２００ｍＴの１００℃における損失、キュリー点、飽和磁束密度を示す。
【００４０】
【表３】
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【００４１】
表３より、発明品の損失が、従来品に比べて小さく、またキュリー点、飽和磁束密度が高いことが分かる。
【００４２】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明のモールドトランス用磁性材料は、抗応力性に優れたＭｎ−Ｚｎフェライト層で被覆された低損失Ｍｎ−Ｚｎフェライト粉末を３００〜５００℃の温度下で圧縮成形することを特徴とするものであり、モールドにより外部から応力が印加しても磁気特性の劣化を押さえることができる。これにより、本発明によれば、モールドしても磁気特性劣化が少なく、キュリー点、飽和磁束密度の高いモールドトランス用磁性材料およびその製造方法を提供することができる。