253研            究                       PPS樹              脂 を 用 い た ボ ン デ ッ ドNiCuZnフ                                      ...
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 ...
PPS樹       脂 を 用 い た ボ ン デ ッ ドNiCuZnフ                  ェ ラ イ トの 射 出 成 形                           255Photo.1        SEM   ...
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 ...
PPS樹     脂 を 用 い た ボ ン デッ       ドNiCuZnフ            ェ ラ イ トの 射 出 成 形                                       257Photo.2     ...
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) ...
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Injection Molding Of Bonded Ni Cu Zn Ferrite With Polyphenylene Sulfide Resin

  1. 1. 253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. 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 ×5tmmC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 forproducing 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. 3. PPS樹 脂 を 用 い た ボ ン デ ッ ドNiCuZnフ ェ ラ イ トの 射 出 成 形 255Photo.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 ofNiCuZn 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. 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 quantity0.07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 quantityof binder resin and compound fludity. Fig.6にA,B,Cの フ ェ ラ イ ト粉 末 を使 っ たPPS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. 5. PPS樹 脂 を 用 い た ボ ン デッ ドNiCuZnフ ェ ラ イ トの 射 出 成 形 257Photo.2 Appearance of molded chokecolldevice. 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 ofmolded 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. 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

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