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研 究
PPS樹 脂 を 用 い た ボ ン デ ッ ドNiCuZnフ ェ ラ イ トの 射 出 成 形
岩崎 和 春,細 谷 健
下向 仁,松 田 隆明
ソ ニ ー(株)仙台 テ ク ノ ロ ジ ー セン タ ー,〒985多 賀 城 市 桜 木3-4-1.
Injection Molding of Bonded NiCuZn Ferrite with Polyphenylene SulfideResin
Kazuharu Iwasaki, Ken Hosoya
Hitoshi Shimomuki and Takaaki Matsuda
Sendai Technology Center, Sony Corporation, 3-4-1 Sakuragi, Tagajo 985.
Received December 7, 1993
Bonded soft ferrite using the injection molding has been expected for many
applications because it is in conformity with the miniaturization and complicated
shape in the electronic devices. However,the electronic devices recently need the
bonded soft ferrite having high thermal resistance and bending strength. We
examined the difference of characteristics between the polyamide resin/ferrite
compound and the polyphenylene sulfide resin/ferrite compound,and also made
clear the relation between fludity, permeability ƒÊ',bending strength and
additional quantity of binder resin in the PPS resin/ferrite compound mixed with
three kinds of NiCuZn ferrite powders whose size distribution was different. As
the result,the molded chokecoil device having superior electric properties was
obtained using the optimum injection molding of NiCuZn ferrite compound.
1緒 言 な わ れ て い る.
最 近 の 電 子 機 器 の 小 型 化 に伴 っ て,そ れ に 使 わ れ ポ ンデ ッ ドソ フ トフ ェ ライ ト フ ェ ライ ト 末
は 粉
る 電 子 デ バ イ ス の 小 型 化,高 性 能 化 の 要 求 が 一 段 と と樹 脂 との混 合 成 形 体 で あ る ため に,透磁 率が 極 端
高 ま りつつ あ る.小 型 で 複 雑 な 形 状 の 成 形 が 可 能 で に小 さい.こ の透 磁 率 を向 上 させ るた め に 著者 らは
あ り,し か も低 価 格 で あ る こ とか ら,ボ ン デ ッ ドソ フ ェラ イ ト 末 や樹 脂 との混 練 及 び射 出成 形 に 関
粉
フ トフ ェ ラ イ トを 応 用 し た モ ー ル ドタ イプ の チ ョ す る作 製 条件 や コ ンパ ウ ン ドの材 料特 性 の 最適 化
ー ク コ イ ル や ロ ー タ リ ー トラ ンス 等 へ の 応 用 が 考 を研 究 した.そ の結 果 ボ ンデ ッ ドNiCuZnフ ェ
え られ て き た.ま た,ボ ン デ ッ ドソ フ トフ ェ ラ イ ラ イ トの 透磁 率 を増 大 させ る ことが 可 能 で あ る こ
トの 高 周 波 特 性 を利 用 し たVHF帯 の 電波 吸 収 体 の と を報 告 し,さ らに そ の電 磁 気 特性 を明 らか に
提案 や デ ジ タ ル ノ イ ズ フ ィ ル タ ー の 開 発4}も 行 して き た.近 年 の電 子 デバ イ ス の 自動 マ ウ ン ト化
1994年3月

2. 254 岩崎 和 春,細 谷 健,下 向 仁,松 田 隆明
に 対 応 す る 為 に は,ナ イ ロ ン樹 脂 を 用 い た 成 形 体 よ 後,所 定 の 成 形 条 件 で任 意 の 形 状 に 射 出 成 形 し ボ ン
り も 高 い 耐 熱 性 と強 度 を 有 す るPPS樹 脂ベース デ ッ ド フ ェ ラ イ ト試 料 と し た.こ の 場 合,PPS樹 脂
の ボ ン デ ッ ドソ フ トフ ェ ラ イ トが 必 要 と な っ て き 含 有 量 は(PPS樹 脂 重 量/粉 末 重 量)比 で0.05
∼0 .10,滑 剤 含 有 量 は(滑 剤 重 量/粉 末 重 量)比 で
た.そ こ で 本 報 で は ポ リ ア ミ ド(PA)樹 脂ペース
とPPS樹 脂 ペ ー ス の フ ェ ラ イ トコ ンパ ウ ン ドの 0.01一 定 の 条 件 で 実 験 を行 な っ た.ま た ポ リア ミ ド
違 い を 調 べ,PPS樹 脂 ベ ー ス の フ ェ ラ イ トコ ンパ (PA)樹 脂 べー ス の コ ン パ ウ ン ドも 同 様 な 方 法
ウ ン ドの 流 動 特 性,透 磁 率,曲 げ 強 さ とPPS樹 脂添 で 作 製 し た.
加 量 と の 関 係 を 明 らか に し,最 適 条 件 の 射 出 成 形 に フ ェ ラ イ ト粉 末 の粒 子 径 は 篩 し ん と う 法 に よ り
よ っ て チ ョ ー ク コ イ ル を作 製 し た 結 果 を 報 告 す る. 粉 末 の 重 量 を 測 定 し て 求 め た.コ ンパ ウ ン ドの バ イ
ン ダ ー 分 解 は 示 差 熱 分 析 計(理 学 電 機:TAS-
2試 料 お よび 実 験方 法
200)を 用 い,Air中,昇 温 速 度10℃1minで 測
ボ ン デ ッ ドソ フ トフ ェ ラ イ ト に用 い るNiCu 定 し た.ま た コ ンパ ウ ン ドの 流 動 性 は フ ロ ー テ ス タ
ー(島 津 製 作 所:CFT-500)を 用 い
Znフ ェ ラ イ ト粉 末 はFig.1に 示 す よ う に,従 来 の ,荷 重1
10kgf,ダ イ ス径2mm,ダ イ ス 長 さ1mmで 測
粉 末 冶 金 法 に よ っ て作 製 し た.こ の フ ェ ラ イ ト 末
粉
作 製 工 程 中 の 焼 成 条 件 は1000℃,4h,Air中 定 し た.ボ ン デ ッ ドNiCuZnフ ェ ラ イ トの 透 磁
と し た.実 験 に使 用 し た フ ェ ラ イ ト粉 末 試 料A,B, 率 に つ い て は 試 料 形 状25φ ×18φ ×5tmm
Cの 作 製 条 件 をTable1に 示 し た. リ ン グ を 用 い て マ ク ス ウ エ ル ブ リ ッ ジ 法(LFイ
ン ビ ー ダ ン ス ア ナ ラ イ ザ ーYHP4192A)を
用 い,測 定 磁 界2.5mOe,巻 線 抵 抗0.04f1,巻 線数
20タ ー ン で 測 定 し た.ボ ン デ ッ ドフ ェ ラ イ トの 曲
げ 強 度 は 試 料 形 状4×3×36mmの 角 棒 を用 い
て3点 曲 げ 試 験(JIS R 1601)に よっ
て 測 定 し た.ま た チ ョー ク コ イ ル デ バ イ ス の イ ン ダ
ク タ ン ス,Q,直 流 抵 抗 は コ イ ル 線 形0.4mmφ,
巻 線 数4.5タ ー ン,測 定 電 流0.5mAの 条 件 で,
イ ン ビ ー ダ ンス ア ナ ラ イ ザ ー に て 測 定 を し た.
Tablel Sample preparation of NiCuZn
ferrite powders.
Fig.1 Experimental procedure for
producing bonded NiCuZn ferrite.
3実 験結果及び考察
焼 成 後 の粉 末 を粉 砕 し350μm粒 子 径 以上 の Fig.2にNlCuZnフ ェ ラ イ ト 末 の粒 径 分 布
粉
粉 末 を 除去 す る分 級 を施 した後,NiCuZnフ ェ を示 した.供試A粉 末 は900℃ で仮 焼 した フ ェラ
ラ イ ト 末 試 料 と した 次 にFig.1に 示 す様 に こ の
粉 イ ト 末,B粉 末 はA粉 末 を1000℃
粉 で焼 成 した
フェ ラ イ ト 末 とPPS樹
粉 脂 との結 合 を 強 くす る 粉 末,C粉 末 はA粉 末 を1000℃ で3回 繰 り し
返
た め,任意 の界 面 活 性 剤 で 粉 末 を表 面処 理 し所 定 の 焼 成 した粉 末 で あ る.A粉 末 は微 粉 か ら粗 粉 までブ
条件 で乾 燥 した.乾燥 後 凝 集 した フ ェラ イ ト 末 を
粉 ロー ドな分布 を取 っ てお り.B粉 末 の様 に焼 成 す る
解 砕 し,同時 に この フ ェ ライ ト 末 にPPS樹
粉 脂と こ と に よ って粗 粉 が著 し く増 加 す る が,更 に焼 成 を
滑 剤 で あ る ス テ アリ ン酸 を所 定 量添 加 し予 備 混 合 繰 り返 す こ と に よっ てC粉 末 の様 に逆 に粗 粉 が減
した後 加 熱 混 練 し,コ ンパ ウ ン ドを作 製 す る.そ の 少 し,ブロ ー ドな粒 径 分 布 とな る.この様 に焼 成 条件
「 体 お よび粉 末 冶 金 」 第41巻 第3号
粉

3. PPS樹 脂 を 用 い た ボ ン デ ッ ドNiCuZnフ ェ ラ イ トの 射 出 成 形 255
Photo.1 SEM image of NiCuZn ferrite powders.
の 違 い に よ っ て,A,B,C粉 末 の 粒径 分 布 が大 き く ン ドの 示 差 熱 分 析 の 結 果 を 示 し た.DTAの 発熱反
異 な っ て く る.Photo.1に はA,B,C粉 末の 応 に示 さ れ る よ う に,PAコ ンパ ウ ン ドは350℃
SEM像 を 示 す.写 真 に も見 ら れ る よ う に,徴 粉 と粗 か ら分 解 す る の に対 して,PPSコ ン パ ウ ン ドは4
粉 が 混 在 して い る の が わ か る. 30℃ で 分 解 し始 め る こ とが わ か る,こ の こ と か ら
PPSコ ン パ ウ ン ドはPAコ ンパ ウ ン ドに 比 べ て,
80℃ 高 い こ とが わ か る.こ れ はPPS樹 脂が ポリ
ア ミ ド 脂 に 比 べ て500℃
樹 と い う高 い 分 解 温 度
を 持 つ た め で あ る.加 熱 混 練 に よ りPPS樹 脂,ポ リ
ア ミ ド樹 脂 の い つ れ も熱 分 解 に よ っ て 低 分 子 ポ リ
マ ー を 生 成 す る た め,コ ンパ ウ ン ドの 分 解 温 度 が 低
温 側 に 移 行 す る も の と考 え ら れ る,
Fig. 2 Distribution of particle size of
NiCuZn ferrite powders.
Fig. 4 Temperature dependence of fludity
of NICuZn ferrite compound.
Fig.4にPPS樹 脂 ペ ース と ポ リ ア ミ ド 」 ベ
樹 脂
ー ス の コ ンパ ウ ン ドの 流 動 値 の 測 定 温 度 依 存 性 を
Fig3 Thermal analysis of NICuZn ferrite
示 した.示 差 熱 分 析 の 結 果 と対 応 す る よ う に,PAコ
compound.
ン パ ウ ン ドは210℃ か ら流動 し始 め る の に対 し
Fig.3に ポ リ ア ミ ド 脂(ナ
樹 イ ロ ン#6)ベ ー て,PPSコ ン パ ウ ン ドは290℃ の高 い温 度 で 流
ス の コ ンパ ウ ン ドとPPS樹 脂 ベ ー スの コ ンパ ウ 動 し始 め る こ と が わ か る.いづ れ の コ ンパ ウ ン ドに
1994年3月

4. 256 岩崎 和 春,細 谷 健,下 向 仁,松 田 隆明
お い て も,温 度 が 高 く な る に 従 っ て,直 線 的 に 流 動 値 率 を26ま で 得 る こ とが で き た.
が 増 加 す る.ま た,PPSコ ン パ ウ ン ドに お い て 加 熱
混 練 時 の 温 度 が320℃ の 場 合 が 混 練 温 度340
℃ の 場 合 よ り も高 い 流 動 性 が 得 られ る.こ れ は 加 熱
混 練 に よ りPPS樹 脂 中 の 滑 剤(ス テ ア リ ン酸)
が 高 温 ほ ど熱 分 解 し易 く,滑性 を 劣 化 さ せ る た め で
あ る と考 え ら れ る.
Fig.5にA,B,C,3種 類 の フ ェ ラ イ ト粉 末 を 使
っ たPPSコ ン パ ウ ン ドの 流 動 値 と バ イ ン ダ ー 添
加 量 の 関 係 を 示 し た.図 中 のB/P比 は(バ イ ン ダー
重 量+滑 剤 重 量/粉 末 重 量)比 を 意 味 す る.A,B,
Cい ず れ の 粉 末 を 使 っ て もB/P比 の増 加 と と もに
流 動 値 は 著 し く増 大 し て い くこ とが わ か る.そ れ ぞ
れA,B,C粉 末 聞 で の 流 動 値 の 差 は小 さ く,B/P比 FIg.6 Relation between additional quantity
0.07以 上 で射 出成 形 が 可能 な フ ェ ライ トコ ン of binder resin and permeability ƒÊ of
bonded NiCuZn ferrites at 1 k H z.
パ ウ ン ド を作 製 す る こ と が で き る.上 で 射 出 成 形 が
可 能 な フ ェ ラ イ トコ ン パ ウ ン ドを 作 製 す る こ と が Fig.7にB,Cの フ ェ ラ イ ト粉 末 を使 っ たPPS
で き る. コ ンパ ウ ン ドへ の バ イ ン ダ ー 添 加 量 と 射 出 成 形 し
た ボ ン デ ッ ドフ ェ ラ イ トの 曲 げ 強 度 と の 関 係 を 示
し た.B,Cい ず れ の場 合 もB/P比 が 増 加 す る に従
っ て,ボ ン デ ッ ドフ ェ ラ イ トの 曲 げ 強 度 は 直:線的 に
増 加 す る.ま た,B,Cの ボ ン デ ッ ドフ ェ ラ イ ト間 で,
そ の 曲 げ 強 度 に 差 が な い こ とが わ か る.こ の こ と か
ら ボ ン デ ッ ドフ ェ ラ イ トの 曲 げ 強 度 は フ ェ ラ イ ト
粉 末 の 粒 径 分 布 に 関 係 し な い こ と が わ か る.
Fig.5 Relation between additional quantity
of binder resin and compound fludity.
Fig.6にA,B,Cの フ ェ ラ イ ト粉 末 を使 っ たPP
Sコ ン パ ウ ン ドへ の バ イ ン ダ ー 添 加 量 と 射 出 成 形
し た ボ ン デ ッ ドフ ェ ラ イ トの 透 磁 率 と の 関 係 を 示 Fig.7 Relation between additional quantity
of binder resin and bending strength o f
し た.A,B,Cい ず れ の 場 合 もB/P比 が 減少 す る に bonded NICuZn ferrites.
と も な っ て,ボ ン デ ッ ド フ ェ ラ イ トの 透 磁 率 は 直 線
的 に 増 加 す る.A,B,C粉 末 そ れ ぞれ の粒 径 分 布 に 次 にPPS樹 脂 ペ ー ス の フ ェ ライ トコ ンパ ウ ン
依 存 し て,ボ ン デ ッ ド フ ェ ラ イ トの 透 磁 率 が 異 な り, ド(B/P比0.08)を 用 い,最 適 条 件 の も と で 射
A,B,Cの 順 で 高 く な っ て い く こ とが わ か る.B/P 出 成 形 し て 作 製 した チ ョ ー ク コ イ ル デ バ イ ス の 例
比 が0.07の 場 合 ボ ン デ ッ ドフ ェ ラ イ トの 透 磁 をPhoto.2に 示 し た.
「 体 お よび粉 末 冶 金 」 第41巻 第3号
粉

5. PPS樹 脂 を 用 い た ボ ン デッ ドNiCuZnフ ェ ラ イ トの 射 出 成 形 257
Photo.2 Appearance of molded chokecoll
device.
Fig.8に ボ ン デ ッ ドフ ェ ラ イ トの 透 磁 率 と チ ョー
Fig.10 Relation between permeability ƒÊ'
ク コイ ル デバ イ ス の イ ンダ クタ ンスの 関係 を示 し of bonded NICuZn ferrites and resistance R
た.ボ ン デ ッ ドフ ェ ラ イ トの 透 磁 率 が 増 加 す る に 従 of molded chokecoll device at 1kHz.
っ て,チ ョ ー ク コ イ ル デ バ イ ス の イ ン ダ ク タ ン ス も
増 加 す る傾 向 に あ る.ボ ン デ ッ ドフ ェ ラ イ トの 透 磁
率 が24の 場 合 チ ョー ク コ イ ル デ バ イ ス の イ ン ダ
ク タ ン ス を3μH以 上 得 る こ と が で き た.Fig.9に
ボ ン デ ッ ド フ ェ ラ イ トの 透 磁 率 と チ ョ ー ク コ イ ル
デ バ イ ス のQ値 の 関 係 を 示 し た.ボ ン デ ッ ドフ ェ ラ
イ トの 透 磁 率 が 増 加 す る に従 っ て,チ ョー ク コ イ ル
デ バ イ ス のQ値 も増 加 す る傾 向 に あ る.ま たFig.1
0に ボ ン デ ッ ド フ ェ ラ イ トの 透 磁 率 に と チ ョー ク
コ イ ル デバ イ ス の 直 流 抵 抗 の 関 係 を 示 し た.ボ ン デ
ッ ドフ ェ ラ イ トの 透 磁 率 に対 す る チ ョ ー ク コ イ ル
デ バ イ ス の イ ン ダ ク タ ン ス 及 びQ値 の挙 動 と異 な
り,直流 抵 抗 は 透 磁 率 の 変 化 に対 し て ほ と ん ど 変 化
し な い.
Fig. 8 Relation between permeability ƒÊ' 4ま とめ
of bonded NICuZn ferrites and inductance
粒 径 分 布 の 異 な る3種 類 のNiCuZnフ ェラ
Ls of molded chokecoll device at 1kHz.
イ ト 末 を用 い て,PPS樹
粉 脂 ペ ー ス のボ ン デ ッ ド
フ ェ ラ イ トを作 製 し た 結 果,次 の よ う な こ とが わ か
っ た.
1)PPS樹 脂 ペ ー ス の フ ェ ラ イ ト コ ンパ ウ ン ド
は ポ リ ア ミ ド(PA)樹 脂 ペ ー ス の フ ェ ラ イ トコ
ン パ ウ ン ドの 分 解 温 度350℃ に対 し て,430℃
の 高 い 温 度 で 分 解 す る.
2)ポ リア ミ ド(PA)樹 脂 ペ ース の コ ンパ ウ ン
ドが210℃ か ら 流 動 し始 め る の に対 して.PPS
樹 脂 ペ ー ス の コ ン パ ウ ン ドは290℃ の 高 い温 度
で 流 動 し始 め る.
3)PPS樹 脂 べー ス の コ ン パ ウ ン ドで はB/P
比0,07以 上 で射 出成 形 が 可 能 な流 動 値 を有 す る コ
Fig.9 Relation between permeability ƒÊ' of ンパ ウ ン ドを 作 製 で き る.
bonded NICuZn ferrites and Q-value of
molded chokecoll device at 1kHz. 4)B/P比 の 減 少 と 共 に ボ ン デ ッ ドフ ェ ラ イ ト
1994年3月

6. 258 岩崎 和 春,細 谷 健,下 向 仁,松 田 隆明
の 透 磁 率 は 増 大 し.B/P比0.07で 透 磁 率(1KHz) い た だ い た,こ こ に 深 謝 い た し ま す.
は26に 達 す る.
文 献
5)B/P比 の 増 加 と共 に ボ ンデ ッ ド フ ェ ラ イ トの 曲
1) 笹 木 真 義:実 開 平 1-139411,
げ 強 度 は 直線 的 に 増 大 す る.
6)最 適 条 件 の も と で チ ョー ク コ イ ル デ バ イ ス を 射 2) 今 野 明,結 城 仁:特 開 平 5-101952.
出 成 形 し た 結 果,ボ ン デ ッ ドフ ェ ラ イ トの 透 磁 率 が 高 3) 山 本 恵 久,中 村 龍 哉,蔦 岡 孝 則,清 水 恵 巳,半 杭 英 二,
く な る に し たが っ て,チ ョ ー ク コ イ ル デ バ イ ス の イ ン 畠 山 賢 一:信 学 技 法, EMCJ92-34 (1992)27.
ダ ク タ ン ス,Qが 大 き く な る が 直 流 抵 抗 は ほ と ん ど変 4) 西 村 誠 一,粂 地 靖 士: National Technical
化 しな い. Report, 39 (1993) 163.
7)透 磁 率 が24の ボ ン デ ッ ドフ ェ ラ イ トで チ ョ ー 5) 高 橋 芳 美,岩 崎 和 春:粉 体 お よ び 粉 末 冶 金, 40
ク コ イ ル デ バ イ ス の イ ン ダ ク タ ン ス を3μH以 上得
(1993) 863.
る こ と が で き た.
6) 岩 崎 和 春,下 向 仁,細 谷 健,伊 藤 洋:粉 体 お よ び粉
謝辞 末 冶 金, 40 (1993) 867.
日頃,ご 指 導 い た だ い て お りま す 電 子 デ バ イ ス 事 業 7) 岩 崎 和 春,細 谷 健,高 橋 芳 美:日 本応用磁気学会
本 部 青 木 副 本 部 長 に は,今 般 ま た 発 表 の 機 会 を 与 え て 学 術 講 演 概 要 集 12pE-10 (1993)
「 体 お よび 粉 末 冶 金 」 第4]巻 第3号
粉