[發明專利]Ni系鐵氧體燒結體、線圈部件及Ni系鐵氧體燒結體的制造方法

有效

• 申請號: 201880018240.0
• 申請日: 2018-03-15
• 公開（公告）號: CN110418774B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 田中智;小湯原德和;多田智之
• 申請（專利權）人: 日立金屬株式會社
• 主分類號: C04B35/30
• 分類號: C04B35/30;H01F1/34
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

一種Ni系鐵氧體燒結體，其具有按照氧化物換算而含有47.0～48.3mol％的Fe₂O₃、14.5mol％以上且不足25mol％的ZnO、8.2～10.0mol％的CuO、以及超過0.6mol％且為2.5mol％以下的CoO、并且余量由NiO及不可避免的雜質構成的組成，平均晶體粒徑超過2.5μm且不足5.5μm。

技術領域

本發明涉及開關電源等的變壓器、扼流圈等線圈部件、構成該線圈部件的磁心中使用的Ni系鐵氧體燒結體、以及Ni系鐵氧體燒結體的制造方法。

背景技術

開關電源被使用在電動汽車(EV)、混合動力汽車(HEV)、移動通信設備(移動電話、智能手機等)、個人電腦、服務器等需要電源供給的各種電子設備的電源電路中。

就最近的電子設備而言，日益要求小型、輕質化，并且為了提高能效還日益要求低耗電。因此，對電子設備中所使用的DSP(digital signal processor，數字信號處理器)、MPU(micro-processing unit，微處理器)等LSI(large-scale integration，大規模集成電路)及功能元件也要求小型、高性能化，同時還要求低耗電化。另一方面，隨著由LSI的微細布線化帶來的晶體管的高集成化，晶體管的耐壓降低，同時消耗電流增加，工作電壓的低電壓化及大電流化加劇。

對LSI供給電源的DC-DC轉換器等電源電路也需要作出對于LSI的工作電壓的低電壓化及大電流化的對策。例如，因LSI的工作電壓的低電壓化而使正常工作的電壓范圍變窄，因此，若因來自電源電路的供給電壓的變動(波動，ripple)而使LSI的電源電壓范圍上下浮動，則招致LSI的不穩定工作，因此采用提高電源電路的開關頻率、例如設為500kHz以上的開關頻率的對策。

此種對于電源電路的高頻化、大電流化的對策還具有將構成在電路中使用的變壓器、扼流圈等電子部件的磁心小型化的優點。例如，在以正弦波驅動變壓器的情況下，對1次側線圈施加的施加電壓Ep(V)使用1次側線圈的卷線數Np、磁心的截面積A(cm²)、頻率f(Hz)及勵磁磁通密度Bm(mT)并以Ep＝4.44×Np×A×f×Bm×10^-7的式子來表示。由該式子可知：針對規定的對1次側線圈施加的施加電壓Ep，如果提高頻率(開關頻率)f，則能夠減小磁心的截面積A。另外，隨著大電流化而使最大勵磁磁通密度(以下簡稱為“勵磁磁通密度”)Bm變高，因此需要在高磁通密度下為低損耗的材料。

另外，電源電路的工作環境有時因來自構成部件及周邊電路的發熱等而變為100℃左右，因此要求電源電路即使在這樣的高溫下也穩定地工作。尤其在汽車用途中，在行駛時在電子部件中產生各種機械性/電性的負荷狀態，并且所使用的環境溫度也多種多樣，因此，需要勵磁磁通密度高、以高頻進行工作、且在寬泛溫度范圍下為低磁心損耗的磁性材料。

作為在高頻區域中以高勵磁磁通密度進行工作、且適合于小型化的磁心用磁性材料，主要使用Mn系鐵氧體。與Ni系鐵氧體等相比，Mn系鐵氧體的初磁導率、飽和磁通密度更大，與Fe系或Co系的非晶態合金、純鐵、Fe-Si合金、Fe-Ni合金、Fe-Si-Cr合金、Fe-Si-Al合金等金屬系磁性材料相比，Mn系鐵氧體的磁心損耗更小。但是，Mn系鐵氧體如果與Ni系鐵氧體相比則電阻率較小，因此渦電流損失的影響較大，并且磁導率較高，因此使用極限頻率低。因此，Mn系鐵氧體在超過2MHz的頻率下損耗增大，因此存在用途受限的問題。

因此，正在進行能夠在超過2MHz的高頻下工作的Ni系鐵氧體的開發。例如日本特開平06-061033號提出一種低損耗的Ni系鐵氧體，其由在含有48.5～49.9mol％的Fe₂O₃、22.5～28.5mol％的ZnO、15～20mol％的NiO及6.5～9.5mol％的CuO的基本組成中添加了0.1～1.2重量％的Co₃O₄的燒結體形成，并且具有1～3μm的平均晶體粒徑。