[发明专利]MnZn系铁氧体的制造方法以及MnZn系铁氧体

说明书

本发明提供一种MnZn系铁氧体的制造方法，作为主成分包含Fe、Mn以及Zn，且作为副成分至少包含Co、Si以及Ca，其特征在于，所述MnZn系铁氧体的主成分由以Fe₂O₃换算计为53～56摩尔％的Fe、以ZnO换算计为3～9摩尔％的Zn以及以MnO换算计为剩余部分的Mn构成，具有对成形体进行烧结而获得MnZn系铁氧体的工序，所述烧结具有升温工序、高温保持工序以及降温工序，在所述高温保持工序中，保持温度超过1050℃不足1150℃，气氛中的氧浓度为0.4～2体积％，在所述降温工序中，将从900℃降温至400℃时的氧浓度设为0.001～0.2体积％的范围，当将根据Fe₂O₃以及ZnO的摩尔％通过计算来求出的居里温度设为Tc(℃)时，将(Tc+70)℃至100℃之间的降温速度设为50℃/小时以上。

技术领域

本发明涉及在开关电源等的变压器、扼流圈等功能元件即电子部件中使用的MnZn系铁氧体的制造方法以及MnZn系铁氧体。

背景技术

在EV(电动汽车)、HEV(混合动力电动汽车)、移动体通信设备(移动电话、智能手机等)、个人计算机、服务器等需要电源供给的各种电子设备的电源电路中使用开关电源。

最近的电子设备在小型·轻量化的同时，从能量效率的观点出发，进一步要求低消耗电力。因此，在电子设备中使用的DSP(Digital Signal Processor)、MPU(Micro-processing Unit)等的LSI(Large-Scale Integration)以及功能元件也在小型·高性能化的同时要求低消耗电力化。另一方面，近年来，LSI伴随着基于微细布线化的晶体管的高集成化，晶体管的耐压降低且消耗电流增加，动作电压的低电压化以及大电流化不断进展。

向LSI供给电源的DC-DC转换器等的电源电路也需要应对LSI的动作电压的低电压化以及大电流化。例如，由于LSI的动作电压的低电压化而使正常动作的电压范围变窄，因此，若因从电源电路供给的供给电压的变动(波动)而超过或者低于LSI的电源电压范围，则会导致LSI的不稳定动作，因此，采用提高电源电路的开关频率、例如设为500kHz以上的开关频率的对策。

这样的针对电源电路的高频化、大电流化的应对，也存在使构成在电路中使用的变压器、扼流圈等电子部件的磁芯小型化的优点。例如在以正弦波驱动变压器的情况下，向一次侧线圈施加的施加电压Ep(V)使用一次侧线圈的绕组匝数Np、磁芯的截面积A(cm²)、频率f(Hz)以及励磁磁通密度Bm(mT)通过下式表示。

Ep＝4.44×Np×A×f×Bm×10^-7

根据该式可知，若相对于向规定的一次侧线圈施加的施加电压Ep提高频率(开关频率)f，则能够减小磁芯的截面积A而使磁芯变成小型。另外，伴随着大电流化而使最大励磁磁通密度(以下称作励磁磁通密度)Bm变高，因此进一步使磁芯小型化。

对于在高频区域中以高励磁磁通密度动作且适于小型化的磁芯，作为磁性材料主要使用MnZn系铁氧体。MnZn系铁氧体具有如下特征：与Ni系铁氧体等比较，初始磁导率及饱和磁通密度大，即便与使用Fe系、Co系非晶体或纯铁、Fe-Si、Fe-Ni、Fe-Si-Cr、Fe-Si-Al等金属系的磁性材料的磁芯等比较，磁芯损失也较小。磁芯损失小对于抑制电源电路的消耗电力是有利的。到目前为止，MnZn系铁氧体从结晶粒的结构、组成或者制造方法等的观点出发利用各种方法实现了低损失化。已知在高频区域中减小MnZn系铁氧体的结晶粒径、且设置含有高电阻的Si以及Ca的晶界相而利用晶界相进行绝缘是有效的。

另一方面，电源电路因来自结构部件以及周边电路的发热、环境温度等而有时会超过100℃，要求即便在这样的较高温度下也可以稳定动作。