(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主成分として、
Ｆｅ２Ｏ３ ４５〜５０ｍｏｌ％
ＮｉＯ １０〜２０ｍｏｌ％
ＺｎＯ ２５〜４０ｍｏｌ％
ＣｕＯ ５〜１０ｍｏｌ％
含有するＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトであり、
平均結晶粒径：５μｍ以下、体積平均粒子径Ｄ５０：２５〜４５μｍ、ＢＥＴ値０．０８ｍ２／ｇ以上、嵩密度２．１ｇ／ｃｍ３以下のフェライト粒子。
【請求項２】
請求項１のフェライト粒子が樹脂中に分散されているフェライト樹脂複合組成物。
【請求項３】
コイルの保護被膜である請求項２のフェライト樹脂複合組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系のフェライト粒子に関し、より詳細にはコイルに巻回された巻線の保護樹脂塗膜に好適に用いられるフェライト粒子およびフェライト樹脂複合組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりコイルの巻線を保護するなどの目的から、コイルの巻線上に樹脂組成物を塗布したり、樹脂フィルムを巻回したりして保護層を形成していた。
【０００３】
特に近年、電子機器の小型、精密化が進み、このような電子機器に用いられるコイルにも小型化の要請が高まっている。このようなコイルの小型化を実現する上で、樹脂被膜の形成による保護層の重要性が高まってきた。
【０００４】
例えば、特開平１０−９２６２５号には、コアやボビン等の支持部材上に導電線を巻きつけ、全体を外装絶縁樹脂で被覆した構造を有するコイルが開示されている。導電線としては、銅線等でなる導電芯線の周りに絶縁皮膜を有し、絶縁皮膜の上に、融着被膜を設けた線材が知られている。このような導電線を用いた場合、外装絶縁樹脂としては、通常熱硬化性絶縁樹脂を用いるのが一般的である。また、導電線を巻き付けて構成した巻線部と、外装絶縁樹脂との間には、緩衝層となるアンダーコート層として、シリコン樹脂を塗布することも知られている。
【０００５】
ところで、コイルの電気特性を向上させたり、回路の高密度実装、高周波化を実現する上で、コイルからの漏れ磁束を抑制する要望が大きくなってきた。このような漏れ磁束を抑制するために、コア材、巻線方法などについて種々の検討がなされている。また、外装絶縁樹脂と漏れ磁束との関係については、例えば特許第３２１９７５９号公報に記載されているように、外装絶縁樹脂中にフェライト粉末を含有させて閉磁路を形成し、漏れ時速を減少させるといった試みがなされている。
【０００６】
しかし、単に樹脂中にフェライト粉末を分散させただけでは、フェライト粒子の沈降により、フェライト−樹脂組成物の組成が安定せず、組成物状態で保存すると、組成物中で組成の変動を生じてしまう。また、特に製造工程において、組成物の組成変動によりロット間の品質のバラツキが生じてしまうといった問題を有していた。
【０００７】
すなわち、前記材料を用いたフェライト・樹脂複合組成物は、樹脂と混合した状態で放置すると、フェライト粒子が次第に分離・沈降してしまう。このようなフェライト・樹脂複合組成物は、インジェクション成形やトランスファー成形等の各種の成型法や、印刷工法のための塗料の調整から輸送、保存、塗布までの間にフェライト粒子が分離・沈降してしまい、均一なフェライト・樹脂複合組成物が得られない。このようなフェライト・樹脂複合組成物を用いると、電気特性のバラツキが生じ、製品の品質が劣化してしまう。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、コイルからの漏れ磁束を抑制する有効な手段を提供することであり、特にフェライト粒子を樹脂中に分散した組成物を提供するにあたり、長期保存、連続使用時にも安定した組成を維持できるフェライト粒子、およびフェライト樹脂複合組成物を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
すなわち上記目的は、以下の本発明の構成により達成される。
（１）  主成分として、
Ｆｅ２Ｏ３ ４５〜５０ｍｏｌ％
ＮｉＯ １０〜２０ｍｏｌ％
ＺｎＯ ２５〜４０ｍｏｌ％
ＣｕＯ ５〜１０ｍｏｌ％
含有するＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトであり、
平均結晶粒径：５μｍ以下、体積平均粒子径Ｄ５０：２５〜４５μｍ、ＢＥＴ値０．０８ｍ２／ｇ以上、嵩密度２．１ｇ／ｃｍ３以下のフェライト粒子。
（２）  上記（１）のフェライト粒子が樹脂中に分散されているフェライト樹脂複合組成物。
（３）  コイルの保護被膜である上記（２）のフェライト樹脂複合組成物。
【００１０】
なお、特許第２７４３００９号公報には、従来に比べ、大きな透磁率を有し、かつ流動性に優れているＮｉ−Ｚｎ系フェライトを提供することを目的として、Ｆｅ2Ｏ3 ：４７〜５５ mol％、ＮｉＯ：１０〜２３ mol％、ＺｎＯ：２５〜４０ mol％である組成で、平均粒径２０〜１５０μm のＮｉ−Ｚｎフェライトを樹脂組成物中に配合させ、このフェライト・樹脂複合組成物の透磁率が２５以上であり、流動性が優れているフェライト・樹脂複合組成物が開示されている。しかし、この文献に開示されているフェライト粒子は、コア材として用いるものであり、外装絶縁樹脂に用いる検討も、漏れ磁束を減少させる検討も一切なされていない。また、この文献には透磁率を向上させるためには空孔を減少させることが有効であると記載され、フェライト粒子の嵩密度やＢＥＴ値に関する検討も一切なされていない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明のフェライト粒子は、平均結晶粒径：５μm 以下、体積平均粒子径Ｄ５０：２５〜４５μm 、ＢＥＴ値０．０８m2/g 以上、嵩密度２．１g/cm3 以下のものである。
【００１２】
このように、フェライト粒子中に空隙を設け、見かけの比重（嵩密度）を低くすることにより、フェライト粒子と樹脂とを混合した複合組成物中において、フェライト粒子が沈降したり、分離したりするのを防止することができる。これにより、成形工程、塗布工程などでの複合組成物の組成が安定し、バラツキの少ない、高品位の製品を提供できる。
【００１４】
また、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトの組成は好ましくは主成分として、
Ｆｅ2Ｏ3     ４５〜５０ mol％
ＮｉＯ       １０〜２０ mol％
ＺｎＯ       ２５〜４０ mol％
ＣｕＯ         ５〜１０ mol％
含有するものがよい。また、上記主成分のほかにＭｎ，Ｍｇ，Ｃｏ，Ｗ，Ｂｉ，Ｓｉ，Ｂ，Ｚｒ等を含有していてもよい。
【００１５】
フェライトの組成を上記範囲とすることにより、平均結晶粒径、体積平均粒子径Ｄ５０、ＢＥＴ値、嵩密度を調整しやすくなり、しかも良好な磁気特性が得られる。また、上記組成のフェライトはコア材としても使用されるため、原料の共通化や、廃材の利用によりコストダウン効果もある。
【００１６】
フェライト粒子の平均結晶粒径は５μm 以下、好ましくは３〜５μm 、体積平均粒子径Ｄ５０：２５〜４５μm 、好ましくは３０〜４０μm 、ＢＥＴ値０．０８m2/g 以上、好ましくは０．１５〜０．３０m2/g 、嵩密度２．１g/cm3 以下、好ましくは１．５〜２．０g/cm3 である。
【００１７】
体積平均粒子径、平均結晶粒径、ＢＥＴ値、嵩密度が上記範囲を外れると、フェライト粒子の見かけの比重が増大し、沈降しやすくなる。特に、平均粒径が１μｍ未満であるとフェライト−樹脂組成物の粘性が極端に高くなるため、作業性を考慮するとフェライトの含有量を高くすることが困難になる。また、磁気特性も劣化してくる。
【００１８】
フェライト粉末は、所謂破砕粉を用いることも可能であるが、充填率を向上させ電磁特性を向上させるためには、球状の造粒粉を用いることが好ましい。
【００１９】
このように球状の粒子を用いることで、凝集が少なく、微細で粒度、形状が揃っており、かつ表面活性の低い粉末となり、粉末自身が優れた磁気特性を有するとともに、均一分散が可能であるため、特性のばらつきが小さくなり、かつ充填密度をより高くすることができる。
【００２０】
これに対し、体積平均粒子径Ｄ５０が上記範囲未満では、成形密度を上げることが難しく、体積平均粒子径が上記範囲を超えると、軽薄短小な電子部品の保護皮膜には大きすぎるために、均一な充填・成形ができずバラツキが大きくなる。
【００２１】
体積平均粒子径は、例えば光散乱理論（Ｍｉｅ散乱）を応用することにより求めることができる。すなわち、直径Ｄの単一粒子に光が入射した場合、その粒子から観察される散乱光強度は、粒子の周長と入射光波長λとの比で定義される粒径パラメータα（α＝πＤ／λ）と粒子の屈折率ｍとによって決まる。粒子径が大きい場合、散乱光は前方に集中し、粒子径が入射波長より小さい場合、散乱光は全方向に散乱する。この場合、散乱光強度は、散乱角θ（入射方向と散乱方向の角度）に依存して変化する。従って、散乱光強度の角度分布を求めることで粒子径分布が計算できる。
【００２２】
また、球状平均径（平均体積径）として求めることが好ましい。すなわち、
球状平均径（平均体積径）＝（Σｎｄ3 ／Σｎ）1/3 〔ｄ：粒子径、ｎ：サンプル数〕
として求めることができる。また、粒径−累積体積分布曲線から累積５０％における粒径（Xvm）としてもよい。
【００２３】
本発明でいう「球状」は、表面が平滑な完全な球状のほか、極めて真球に近い多面体も含むものである。即ち、本発明の球状微粉末には、Wulffモデルで表わされるような安定な結晶面で囲まれた等方的な対称性を有し、かつ球形度が１に近い多面体粒子も含まれる。
【００２４】
球形度は０．９０〜１の範囲であることが好ましい。ここで、「球形度」は、Wadellの実用球形度、即ち、粒子の投影面積に等しい円の直径の、粒子の投影像に外接する最小円の直径に対する比で表わされる。球形度が小さくなると、分散性が悪化しやすくなる。
【００２５】
球形度は、粒子の断面を研磨等により出した（樹脂に粒子を埋め込み、樹脂ごと研磨）後、その粒子形状（外周形状）を（ＯＣＲ等を用い画像情報として）取り込み、画像処理によりその面積を求め、計算により直径を算出する。さらに、前記粒子形状に、外接円を直径が最小となるように描かせた後、その直径を求める。これらにより求めた２つの直径からWadell の実用球状度により球形度を算出する手法などにより求めることができる。なお、Wadell の実用球状度Ψ0 は、
Ψ0 ＝粒子の投影面積に等しい円の直径／粒子の投影像に外接する最小円の直径
として定義されている。
【００２６】
本発明では、フェライト粒子中の少なくとも６０質量％以上が上記球形度の範囲にある粒子を用いることが好ましい。
【００２７】
本発明のフェライト粒子を製造するには、例えば噴霧造粒法を用いればよい。噴霧造粒法のなかでもディスク造粒法は、角速度により粒度を調整することが可能であり、粒度分布も狭く、均一な粒径のフェライト粒子が得られ易い。
【００２８】
また、上記ＢＥＴ値、嵩密度の空孔率を得るには、スラリー中の固形物濃度を調整すればよい。一般に、固形物濃度が高くなると空孔ができにくくなる。また、逆に固形物濃度が低すぎると造粒が困難となってくる。好ましい固形物濃度としては４５〜６５質量％、より好ましくは５０〜６０質量％程度である。
【００２９】
また、スラリー中には分散剤などの添加剤を加えてもよい。
【００３０】
得られたスラリーを、上記の噴霧造粒法により造粒し、入り口温度１５０〜２５０℃、出口温度７０〜１２５℃の範囲で造粒乾燥させた後、結晶粒成長しない程度の温度、好ましくは９００〜１１００℃、より好ましくは９５０〜１０５０℃で焼成して本発明のフェライト粒子を得る。
【００３１】
フェライト粒子が分散される樹脂としては、ポリ塩化ビニル、ポリオレフィン、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、熱硬化性アクリル樹脂、フッ素樹脂、セルロース誘導体等、任意の合成樹脂材料が使用可能であるが、取り扱いの容易さ等の点から熱可塑性樹脂よりも熱硬化性樹脂の方が有利である。特にエポキシ樹脂は、各種金属との接着性に優れ、また良好な作業性、物理特性、機械特性、化学特性を有するので好適である。
【００３２】
樹脂に含まれるフェライト粒子の含有量としては、好ましくは４０〜９５質量％、より好ましくは７５〜９５質量％である。フェライト粒子の含有量が４０質量％未満であると、効果的な閉磁路を構成することが困難となり、漏れ磁束抑制効果が不足する虞れがある。逆にフェライト粒子の含有量が９５質量％を超えると、樹脂分が不足して被膜の強度が不足したり、形成が困難になってくる。
【００３３】
外装絶縁樹脂層は、通常の塗布手段により形成することができる。例えば、フェライト粒子と樹脂、必要により硬化剤、促進剤とを混合したものを溶剤に溶解してペースト状の塗料となし、これをインダクタにインジェクション法などにより塗布した後、４０〜１００℃程度の温風を吹き付けるか、放置して溶媒を揮発させ乾燥すればよい。このようにすることで、フェライト粒子の充填率（樹脂に対する比率）を質量比で７５〜９０％にまで上げることが可能である。
【００３４】
したがって、同一外形寸法としたときにはインダクタンス値が大きくとれ、同一インダクタンス値としたときには直流ロスが減少して効率が良くなることになる。
【００３５】
本発明のフェライト樹脂複合組成物をコイルの外装絶縁樹脂層に用いた例を図１に示す。図示例のコイルは、コア１とこのコア１に巻回されている巻線２とを有し、この巻線２の外側を囲むようにフェライト樹脂複合組成物からなる外装絶縁樹脂層３が形成されている。この外装絶縁樹脂層３は、樹脂５中にフェライト粒子４が分散されている。
【００３６】
本発明のフェライト樹脂複合組成物は、巻線型のコイルの絶縁被膜として好適である。特にＭＤやＣＤなどのポータブル音響機器、デジタルビデオカメラの電源用チョークコイルとして使用される小型の巻線型コイルや、ノート型パソコンのＤＣ／ＤＣコンバータ用チョークコイルやノート型パソコンの液晶バックライトのインバータ回路用チョークコイルなどに使用される大型の巻線型コイルなどに好適に用いることができる。また、プリントコイルや、薄膜型コイル等に応用することも可能である。
【００３７】
【実施例】
主成分組成として、
Ｆｅ2Ｏ3     ４７ mol％
ＮｉＯ       １８ mol％
ＺｎＯ       ２６ mol％
ＣｕＯ         ９ mol％
含有するフェライト粉末に、バインダーとして平均鹸化度９３ mol％、平均重合度１３００のポリビニールアルコール１質量％、ポリカルボン酸系の分散剤０．３質量％をそれぞれ添加し、さらに溶剤として水を添加してスラリー中の固形物（フェライト）濃度５０質量％、６０質量％、６７質量％にそれぞれ調整した。得られた各スラリーを、噴霧造粒法（ディスク式アトマイザ法式）により平均粒径４０μm に造粒した後、焼成温度１０００℃、１０４０℃、１０８０℃でそれぞれ焼成を行った。得られた焼成物を乾式粉砕後、振動篩を用いて整粒を行い、体積平均粒径Ｄ５０が３５μm のフェライト粒子を製造した。なお、このフェライト粒子の球形度は０．９〜０．９３程度であった。
【００３８】
このフェライト粒子と、エポキシ樹脂（スリーボンド社製、商品名：２０２３、粘度３０００cps）とを質量比５０：５０で混合し、有機スラリーを作製した。得られた有機スラリーを試験管内で放置し、フェライト粒子の沈降度合いを個液分離状体で評価した。すなわち、上澄みの液体成分と、固体を含有するスラリー部分との試験管における比率を目視により観察した。得られた粒子のＢＥＴ値、嵩密度、平均結晶粒径、体積平均粒径と、沈降度合いをそれぞれ表１，２に示す。また、各サンプル１〜９の表面の状態をそれぞれ図２〜１０に示す。なお、ＢＥＴ値は、比表面積測定器（島津製作所、micromeritics）で測定して得、嵩密度は、ＪＩＳ−Ｚ−２５０４に準拠して測定して得た。また、平均結晶粒径は、ＳＥＭ画像観察により算出し、体積平均粒径はマイクロトラック粒度分析計を用いて算出した。
【００３９】
【表１】
0003825700.tif 000002
【００４０】
【表２】
0003825700.tif 000003
【００４１】
さらに、造粒スラリー固形分濃度５０質量％、焼成温度１０００℃の条件で作製したフェライト粒子とフタル酸ジアリルとを混合して、外装樹脂塗膜用のフェライト樹脂複合組成物を作製した。用いたコイルはコアにドラム型形状（寸法直径０．８mm×長さ１．６mm×つば部０．４mm）を用い、これに所定の大きさの銅線を３０回巻回したものを用意した。このコイルにインジェクション装置を用いて、上記組成物を塗布し、表面被覆コイル１００００個作製し、製品間のインダクタンスのバラツキを調べた。
【００４２】
その結果、各素子のインダクタンスは、平均１３mHで、通常の破砕粉を用いたものに比べて３０％程度インダクタンスが向上した。また、各製品のインダクタンスの平均値に対する偏差は０．５mH以内であり、均一な品質が得られることがわかった。
【００４３】
以上のように、本発明のフェライト粒子を用いた複合組成物は、樹脂と混合した状態で放置しても、フェライト粒子が分離・沈降してしまうことがない。このため、インジェクション成形やトランスファー成形等の各種の成型法や、印刷工法のための塗料の調整から輸送、保存、塗布までの間において、フェライト粒子が分離・沈降してしまうことがなく、均一なフェライト・樹脂複合組成物が得られる。このため、電気特性のバラツキが生ぜず、製品の品質が向上する。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、コイルからの漏れ磁束を抑制する有効な手段を提供することができ、特にフェライト粒子を樹脂中に分散した組成物を提供するにあたり、長期保存、連続使用時にも安定した組成を維持できるフェライト粒子、およびフェライト樹脂複合組成物を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフェライト樹脂複合組成物を有するコイルの概略断面図である。
【図２】実施例で作製したフェライト粒子の表面の状態を示す図面代用ＳＥＭ写真である。
【図３】実施例で作製したフェライト粒子の表面の状態を示す図面代用ＳＥＭ写真である。
【図４】実施例で作製したフェライト粒子の表面の状態を示す図面代用ＳＥＭ写真である。
【図５】実施例で作製したフェライト粒子の表面の状態を示す図面代用ＳＥＭ写真である。
【図６】実施例で作製したフェライト粒子の表面の状態を示す図面代用ＳＥＭ写真である。
【図７】実施例で作製したフェライト粒子の表面の状態を示す図面代用ＳＥＭ写真である。
【図８】実施例で作製したフェライト粒子の表面の状態を示す図面代用ＳＥＭ写真である。
【図９】実施例で作製したフェライト粒子の表面の状態を示す図面代用ＳＥＭ写真である。
【図１０】実施例で作製したフェライト粒子の表面の状態を示す図面代用ＳＥＭ写真である。
【符号の簡単な説明】
１    コア
２    巻線
３    フェライト樹脂複合組成物
４    フェライト粒子
５    樹脂
【図１】
0003825700.tif 000004
【図２】
0003825700.tif 000005
【図３】
0003825700.tif 000006
【図４】
0003825700.tif 000007
【図５】
0003825700.tif 000008
【図６】
0003825700.tif 000009
【図７】
0003825700.tif 000010
【図８】
0003825700.tif 000011
【図９】
0003825700.tif 000012
【図１０】
0003825700.tif 000013