铁氧体烧结体和使用了铁氧体烧结体的电子部件以及电源装置的制造方法_2

文档序号:8553098阅读:来源:国知局
的铁氧体烧结体,及强度优异的电子部件及 具有较高的可靠性的电源装置。
【附图说明】
[0032] 图1是表示本发明所涉及的铁氧体烧结体的一个实施方式的立体图。
[0033] 图2是表示现有的烧成工序中的温度设定的一个例子的曲线图。
[0034] 图3是表示本发明所涉及的烧成工序中的温度设定的一个例子的曲线图。
[0035]图4是表示是本发明所涉及的铁氧体烧结体的一个实施方式的铁氧体烧结体、以 及应变计的贴附位置和应变计的立体图。
[0036] 图5是表示通过研磨来消除是本发明所涉及的铁氧体烧结体的一个实施方式的 铁氧体烧结体的内侧部分的方向的立体图。
[0037] 符号的说明:
[0038] 1铁氧体烧结体1
[0039] 2中心部侧面2
[0040] 3应变计3
【具体实施方式】
[0041] (实施方式)
[0042] 铁氣体烧结体
[0043] 本发明所涉及的一个实施方式的铁氧体烧结体的形状没有特别限定,除了EE型 之外,还可以例示FT型、ET型、EI型、UU型、鼓型,EER型、UI型、环型、坩埚型、杯型等。在 本实施方式中,如图1所示,铁氧体烧结体1具有I型形状。铁氧体烧结体由铁氧体组合物 构成,优选为Mn-Zn系铁氧体或Ni-Zn系铁氧体,更优选为Mn-Zn系铁氧体。原因在于Mn-Zn 系铁氧体的磁特性优异。
[0044] 铁氣体烧结体制诰方法
[0045] 铁氧体烧结体通过使用Fe203、ZnO、MnO、NiO等氧化物原料,并通过预烧、粉碎、成 型、烧成这样的现有的粉末冶金法来制作。
[0046] 以下,就构成本发明所涉及的一个实施方式的Mn-Zn系铁氧体烧结体的铁氧体组 合物进行说明。
[0047] 在构成Mn-Zn系铁氧体烧结体的铁氧体组合物中,主成分由以Fe2O3换算51~ 68mol%的氧化铁、以ZnO换算6~18mol%的氧化锌、余量的氧化锰构成。在氧化铁的含量 少的情况下,烧结时产生异常晶粒生长而强度降低。另外,如果过多则密度降低,因而强度 降低显著。在氧化锌的含量少的情况下,密度降低所致的强度减低显著。另外,如果过多, 则由于异常晶粒生长而强度降低。
[0048] 本实施方式的铁氧体组合物中,除了上述组成范围的主成分之外,还含有氧化硅 和氧化钙作为副成分。通过含有这样的副成分,晶界的结合力增加,可以得到高强度。氧化 硅的含量相对于主成分100重量%以SiO2换算为50~300ppm。氧化硅过多或者过少,均 有产生异常晶粒生长且强度降低的倾向。氧化钙的含量相对于主成分100重量%以CaO换 算为110~1120ppm。氧化钙的含量过多或者过少,均有产生异常晶粒生长且强度降低的倾 向。
[0049] 对于构成铁氧体烧结体的氧体组合物,本发明不被上述内容限定。原因在于,本发 明的宗旨为,即使是哪一种铁氧体烧结体,如果对铁氧体烧结体的表面附加应变,则与组成 无关,均可以得到高强度的铁氧体烧结体。
[0050] 接着,说明本实施方式所涉及的铁氧体烧结体的制造方法的一个例子。
[0051] 首先,为了准备构成铁氧体烧结体1的铁氧体组合物的原料,将初始原料(主成 分的原料和副成分的原料)以成为规定的组成比的方式秤量并混合,得到原料混合物。作 为混合的方法,例如可以举出使用球磨机进行的湿式混合或使用干式搅拌机进行的干式混 合。此外,优选使用平均粒径为0. 1~3ym的初始原料。
[0052] 作为主成分的原料,可以使用氧化铁(a-Fe2O3)、氧化锌(ZnO)、氧化锰(Mn3O4)或 复合氧化物等。此外,除此以外还可以使用通过烧成成为上述氧化物或复合氧化物的各种 化合物等。作为通过烧成成为上述氧化物的化合物,例如可以举出金属单质,碳酸盐、草酸 盐、硝酸盐、氢氧化物、卤化物、有机金属化合物等。此外,主成分中的氧化锰的含量以MnO 换算来计算,但是作为主成分的原料,优选使用Mn304。
[0053] 作为副成分的原料,与主成分的原料的情况同样地不仅可以使用氧化物,而且还 可以使用复合氧化物或在烧成后成为氧化物的化合物。在氧化硅(SiO2)的情况下,优选使 用SiO2。另外,在氧化钙(CaO)的情况下,优选使用碳酸钙(CaCO3)。
[0054] 接着,进行原料混合物的预烧,得到预烧材料。预烧是为了引起原料的热分解、成 分的均质化、铁氧体的生成、烧结所致的超微粉的消失和向适度的颗粒大小的晶粒生长而 将原料混合物变换成适于后工序的形态而进行的。这样的预烧优选在800~IKKTC的温度 下,通常进行1~3小时左右。预烧可以在大气(空气)中进行,也可以在氧分压比大气中 高的氛围或纯氧氛围下进行。此外,主成分的原料与副成分的原料的混合可以在预烧前进 行,也可以在预烧后进行。
[0055] 接着,进行预烧材料的粉碎,得到粉碎材料。粉碎是为了瓦解预烧材料的凝聚而成 为具有适度的烧结性的粉体而进行的。在预烧材料形成大的块时,进行粗粉碎后,使用球磨 机或磨碎机等进行湿式粉碎。湿式粉碎进行到预烧材料的平均粒径优选为1~2ym左右。
[0056] 接着,进行粉碎材料的造粒(颗粒),得到造粒物。造粒是为了使粉碎材料成为适 度大小的凝聚颗粒而变换成适于成型的形态而进行的。作为这样的造粒法,例如可以举出 加压造粒法或喷雾干燥法等。喷雾干燥法是在粉碎材料中添加聚乙烯醇等通常使用的粘接 剂之后,在喷雾干燥机中雾化、低温干燥的方法。
[0057] 接着,将造粒物成型为规定形状,得到成型体。作为造粒物的成型,例如可以举出 干式成型、湿式成型、挤出成型等。干式成型法是通过将造粒物填充于模具进行压缩加压 (冲压)而进行的成型法。成型体的形状没有特别限定,只要根据用途来适宜决定即可,本 实施方式中为I型形状。
[0058] 接着,进行成型体的烧成,得到烧结体(铁氧体烧结体1)。烧成是为了在包含许多 空隙的成型体的粉体颗粒间,引起粉体在熔点以下的温度下粘附的烧结,得到致密的烧结 体而进行的。这样的烧成优选在900~1300°C的温度下,通常进行2~5小时左右。烧成 可以在大气(空气)中进行,也可以在氧分压比大气中高的氛围下进行。
[0059] 但是,在由现有的方法制作的铁氧体烧结体中,未呈现本发明的效果即高强度特 性。因此,以下,叙述呈现高强度特性所需要的压缩应变的附加方法。
[0060]应夺附加方法
[0061] 本实施方式中,为了附加压缩应变,钻研了烧成工序。首先,就现有的烧成工序进 行叙述。
[0062] 图2是表示现有的烧成工序中的温度设定的一个例子的曲线图。如图2所示,烧 成工序至少具有逐渐加热加热炉内的成型体的升温工序S1、保持温度的温度保持工序S2、 从保持温度逐渐降温的渐冷工序S3、以及在渐冷工序S3结束后进行急冷的急冷工序S4。
[0063] 在升温工序Sl中,升温速度设为10~300°C/小时。在温度保持工序S2中,保持 温度为1150~1350°C。在渐冷工序S3中,渐冷速度为150°C/小时以下。结束渐冷工序S3并开始急冷工序S4的温度(渐冷结束温度)是950~1150°C。以上是现有的烧成工序 的概略。
[0064] 在本实施方式中,为了附加压缩应变,如图3所示,在渐冷工序S3的中途设置追加 升温工序S5和追加降温工序S6。增加追加工序且操作烧成条件,使从铁氧体烧结体的外侧 部分即最表面向内部直至包含最表面的烧结体厚度的三分之一的范围的层的状态发生变 化而将应变量控制在所期望的值。另外,作为其他应变附加方法,也可以通过经现有的烧成 工序,将处于常温的铁氧体烧结体再次投入到加热炉内升温到800~1300°C中的任一个温 度并降温的退火来实现。
[0065] 应夺量测宙方法
[0066] 为了测定应变量,预先设置铁氧体烧结体的基准形状。基准形状为尺寸是长度 70mm、宽度8mm、厚度8mm的I型铁氧体烧结体1 (图1)。应变的测定中,将应变计3如图4 所示贴附于I型铁氧体烧结体1的中心部侧面2,并如图5所示将与贴附了应变计的面相反 侧的面用平面研削盘研磨到厚度为2_为止。通过这样做,可以去除铁氧体烧结体1的内 侧部分,并测定附加于从最表面向内部直至包含最表面的烧结体厚度的三分之一的范围的 层的应变量。另外,该基准形状也作为测定抗折强度时的基准来使用。
[0067] 在此,就以研磨到厚度成为2mm时的应变量作为最终的应变量的依据进行说明。 作为估计应变量的预备实验,使用12mm见方的立方体形状的铁氧体烧结体来测定研磨量 所致的应变量变化。其结果,当12mm见方的立方体的研磨进展时,应变被逐渐释放而铁氧 体烧结体呈现伸展。当进一步使研磨进展时,余下从三分之一的地方开始,铁氧体烧结
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