(57)【要約】【課題】  高飽和磁束密度特性、磁気損失（コアロス）値の温度依存性を低減する特性に優れ、さらに、抗折強度の向上が図れ製品歩留まりのさらなる向上を図ることができ、さらにはコアの耐熱衝撃性に優れる新たなＭｎＺｎＬｉ系フェライトを提供する。【解決手段】  主成分として、酸化鉄をＦｅ2Ｏ3換算で５４．０〜５８．０モル％、酸化亜鉛をＺｎＯ換算で３．０〜１０．０モル％、酸化リチウムをＬｉＯ0.5換算で０．３〜１．５モル％、酸化マンガンを残部（ＭｎＯ換算）含有するＭｎＺｎＬｉ系フェライトであって、主成分に対して、副成分としてＣｏをＣｏＯ換算で５００〜２０００重量ｐｐｍ含有させる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
主成分として、酸化鉄をＦｅ2Ｏ3換算で５４．０〜５８．０モル％、酸化亜鉛をＺｎＯ換算で３．０〜１０．０モル％、酸化リチウムをＬｉＯ0.5換算で０．３〜１．５モル％、酸化マンガンを残部（ＭｎＯ換算）含有するＭｎＺｎＬｉ系フェライトであって、
前記主成分に対して、副成分としてＣｏをＣｏＯ換算で５００〜２０００重量ｐｐｍ含有させてなることを特徴とするＭｎＺｎ系フェライト。
【請求項２】
１００ｋＨｚ、２００ｍＴの正弦波交流磁界を印加し、測定温度を種々変えて得られた磁気損失（コアロス）Ｐｃｖの値を、測定温度との関係で示したグラフにおいて、グラフの最下点に相当するボトム温度Ｔｂにおける磁気損失（コアロス）の値をＰｃｖb、ボトム温度Ｔｂから２０℃高い温度（Ｔｂ＋２０℃）における磁気損失（コアロス）の値Ｐｃｖb+20、とした場合、この２０℃間における磁気損失変化率の値δ２＝〔（Ｐｃｖb+20−Ｐｃｖb）／Ｐｃｖb×１００〕が、１５％以下である請求項１に記載のＭｎＺｎＬｉ系フェライト。
【請求項３】
１００℃での飽和磁束密度Ｂｓは、４３０ｍＴ以上である請求項１または請求項２に記載のＭｎＺｎＬｉ系フェライト。
【請求項４】
ボトム温度Ｔｂが７０℃以上である請求項２または請求項３に記載のＭｎＺｎＬｉ系フェライト。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のＭｎＺｎＬｉ系フェライトから構成されるトランス用磁心。
【請求項６】
請求項５に記載のトランス用磁心を用いたトランス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭｎＺｎＬｉ系フェライトに係り、さらに詳しくは、スッチング電源などの電源トランス等の磁心に用いられるＭｎＺｎＬｉ系フェライトであって、特に、広い温度帯域において磁気損失（コアロス）が小さく、かつ、焼結体強度、特に抗折強度（曲げ強度）の向上が図られるＭｎＺｎＬｉ系フェライトに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化、高出力化が急速に進んでいる。それに伴い各種部品の高集積化、高速処理化が進み、電力を供給する電源ラインの大電流化が要求されている。トランス、チョークコイルといった部品に対しても大電力での駆動が求められており、さらに自動車等の使用環境の高温化や、駆動時の発熱による温度上昇から、１００℃付近での安定駆動が求められている。
【０００３】
大電流駆動に対応するため、フェライト磁心に対しては、高温、例えば１００℃以上での温度領域での高飽和磁束密度が要求されている。さらに、磁気的安定性に優れ、高信頼性を担保するために、１００℃付近での磁気損失（コアロス）値を小さくでき、しかも１００℃付近での磁気損失（コアロス）値の温度依存性を小さくでき、しかも、高温貯蔵性に優れたフェライトの提案が望まれている。
【０００４】
また、フェライト磁心の小型・薄型化への対応から高抗折強度化が要求されている。しかしながらトランスに主に用いられるＭｎＺｎフェライトは抗折強度が低いという問題がある。また、トランスを半田槽に浸漬し半田付けを行う工程がある場合は、コアの耐熱衝撃性が要求される。
【０００５】
本願と関連すると思われる先行技術として以下の文献がある。
【０００６】
（１）特許第３４８７２４３号
飽和磁束密度が高くかつ磁心損失が最小となる温度を実用的な温度に容易にすることを目的として、副成分としてＬｉ、Ｃａ、Ｓｉを必須成分として添加したＭｎＺｎ系フェライトの開示がなされている。
【０００７】
（２）特開２００７−２３８４２９公報
１００℃においてより高い飽和磁束密度を有し、かつ１００℃におけるコア損失が低いフェライト材料を提供することを目的として、副成分としてＬｉを添加したＭｎＺｎフェライトの開示がなされている。
【０００８】
（３）特許第３９２４２７２号
高温度帯域においてコアロスが小さく、さらに高温度の貯蔵下においてもコアロスの劣化が少ないフェライト材料を提供することを目的として、副成分としてＣｏを添加したＭｎＺｎ系フェライトの開示がなされている。
【０００９】
（４）特公平４−３０８９
リチウムー亜鉛−マンガンフェライトにＣｏを含有してなるフェライト材料の開示がなされている。しかしながら、リチウム含有量は、亜鉛、マンガンのそれぞれの含有量よりも多く、本願発明の範囲とは全く異なっている。さらに、この先行技術におけるＦｅ2Ｏ3量は、化学量論組成よりも少ない。
【００１０】
【特許文献１】特許第３４８７２４３号
【特許文献２】特開２００７−２３８４２９公報
【特許文献３】特許第３９２４２７２号
【特許文献４】特公平４−３０８９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述した高飽和磁束密度特性、磁気損失（コアロス）値の温度依存性を低減する特性、等の要求に際限はなく、さらなる特性向上が図られるＭｎＺｎＬｉ系フェライトの提案が求められている。
【００１２】
さらに、上記の各先行技術は、高い飽和磁束密度、１００℃近傍におけるコア損失の低下、および高温貯蔵下におけるコアロスの劣化、等の効果に注目して、組成配合されたものであって、特に抗折強度の向上を目的として組成配合されたものではない。従って、従来のＭｎＺｎＬｉ系フェライト製品における抗折強度は決して十分なものとは言えず、例えば、トランス用磁心の製造過程およびトランス組立工程における割れ、欠け等の発生を極めて有効に防止し、製品歩留まりのさらなる向上を図ることができ、さらにはコアの耐熱衝撃性に優れる新たなＭｎＺｎＬｉ系フェライトの提案が求められている。
【００１３】
本発明はこのような実状のもとに創案されたものであって、その目的は、高飽和磁束密度特性、磁気損失（コアロス）値の温度依存性を低減する特性に優れ、さらに、抗折強度の向上が図れて製品歩留まりの向上が図れ、さらにはコアの耐熱衝撃性に優れる新たなＭｎＺｎＬｉ系フェライトを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
このような課題を解決するために、本発明は、主成分として、酸化鉄をＦｅ2Ｏ3換算で５４．０〜５８．０モル％、酸化亜鉛をＺｎＯ換算で３．０〜１０．０モル％、酸化リチウムをＬｉＯ0.5換算で０．３〜１．５モル％、酸化マンガンを残部（ＭｎＯ換算）含有するＭｎＺｎＬｉ系フェライトであって、前記主成分に対して、副成分としてＣｏをＣｏＯ換算で５００〜２０００重量ｐｐｍ含有させてなるように構成される。
【００１５】
また、本発明のＭｎＺｎＬｉ系フェライトの好ましい態様として、１００ｋＨｚ、２００ｍＴの正弦波交流磁界を印加し、測定温度を種々変えて得られた磁気損失（コアロス）Ｐｃｖの値を、測定温度との関係で示したグラフにおいて、グラフの最下点に相当するボトム温度Ｔｂにおける磁気損失（コアロス）の値をＰｃｖb、ボトム温度Ｔｂから２０℃高い温度（Ｔｂ＋２０℃）における磁気損失（コアロス）の値Ｐｃｖb+20、とした場合、この２０℃間における磁気損失変化率の値δ２＝〔（Ｐｃｖb+20−Ｐｃｖb）／Ｐｃｖb×１００〕が、１５％以下であるように構成される。
【００１６】
また、本発明のＭｎＺｎＬｉ系フェライトの好ましい態様として、１００℃での飽和磁束密度Ｂｓは、４３０ｍＴ以上であるように構成される。
【００１７】
また、本発明のＭｎＺｎＬｉ系フェライトの好ましい態様として、ボトム温度Ｔｂが７０℃以上であるように構成される。
【００１８】
本発明のトランス用磁心は、前記ＭｎＺｎＬｉ系フェライトから構成される。
【００１９】
本発明のトランスは、前記トランス用磁心を用いた構成される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、主成分として、酸化鉄をＦｅ2Ｏ3換算で５４．０〜５８．０モル％、酸化亜鉛をＺｎＯ換算で３．０〜１０．０モル％、酸化リチウムをＬｉＯ0.5換算で０．３〜１．５モル％、酸化マンガンを残部（ＭｎＯ換算）含有するＭｎＺｎＬｉ系フェライトであって、前記主成分に対して、副成分としてＣｏをＣｏＯ換算で５００〜２０００重量ｐｐｍ含有させてなるように構成されているので、高飽和磁束密度特性、磁気損失（コアロス）値の温度依存性を低減する特性に優れ、さらに、抗折強度の向上が図れ製品歩留まりのさらなる向上を図ることができ、さらにはコアの耐熱衝撃性に優れるという効果が発現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明のＭｎＺｎＬｉ系フェライトについて詳細に説明する。
【００２２】
〔本発明のＭｎＺｎＬｉ系フェライトの説明〕
（主成分組成についての説明） 
本発明のＭｎＺｎＬｉ系フェライトは、主成分として、酸化鉄をＦｅ2Ｏ3換算で５４．０〜５８．０モル％（好ましくは、５４．５〜５７．５モル％、より好ましくは、５５．０〜５７．０モル％）、酸化亜鉛をＺｎＯ換算で３．０〜１０．０モル％（好ましくは、３．５〜９．０モル％、より好ましくは、４．０〜８．０モル％）、酸化リチウムをＬｉＯ0.5換算で０．３〜１．５モル％（好ましくは、０．３５〜１．４５モル％、より好ましくは、０．４〜１．４モル％）、酸化マンガンを残部（ＭｎＯ換算）含有している。
【００２３】
上記の主成分組成において、Ｆｅ2Ｏ3量が５８．０モル％を超えると、コアロスが増大するという不都合が生じる傾向にある。また、Ｆｅ2Ｏ3量が５４．０未満となると飽和磁束密度が低下するという不都合が生じる傾向にある。
【００２４】
また、上記の主成分組成において、ＺｎＯ量が３．０モル％未満であると、コアロスの温度特性が高くなるという不都合が生じる傾向にある。また、ＺｎＯ量が１０．０モル％を超えると、飽和磁束密度が低くなるという不都合が生じる傾向にある。
【００２５】
上記の主成分組成において、ＬｉＯ0.5量が０．３モル％未満となると、抗折強度が低くなるという不都合が生じる傾向にある。また、ＬｉＯ0.5量が１．５モル％を超えると、コアロスが高くなるという不都合が生じる傾向にある。また、このＬｉＯ0.5量は、後述するＣｏＯ量との関係で、コアの耐熱衝撃性の向上についての相乗効果を発揮する。
【００２６】
（副成分組成についての説明） 
本発明のＭｎＺｎＬｉ系フェライトは、副成分として、Ｃｏを必須成分として含有する。副成分の原料としては、酸化物、あるいは加熱により酸化物となる化合物の粉末が用いられる。具体的には、添加時の形態で、ＣｏＯを用いることができる。
【００２７】
このような副成分は、前記主成分に対して、ＣｏをＣｏＯ換算で５００〜２０００重量ｐｐｍ（好ましくは、６００〜１８００重量ｐｐｍ、より好ましくは、７００〜１５００重量ｐｐｍ）含有している。
【００２８】
ＣｏＯ量が５００重量ｐｐｍ未満となると、コアロスの温度特性が大きくなるという不都合が生じる傾向にある。また、ＣｏＯ量が２０００重量ｐｐｍを越えると、コアロスが高くなるという不都合が生じる傾向にある。このＣｏＯ量は、ＬｉＯ0.5量との関係で、コアの耐熱衝撃性の向上についての相乗効果を発揮する。
【００２９】
また、本発明の作用効果を逸脱しない範囲で、上記の副成分に加えて、ＺｒＯ2、ＳｉＯ2、ＣａＣＯ3、Ｎｂ2Ｏ5、Ｖ2Ｏ5、Ｔａ2Ｏ5、ＮｉＯ、ＴｉＯ2、ＳｎＯ2、等の他の副成分を添加することができる。
【００３０】
フェライト焼結体の焼結密度は、４．７０ｇ／ｃｍ3以上とすることが好ましい。上限に特に制限はないが、通常、５．００ｇ／ｃｍ3程度とされる。焼結密度が、４．７０ｇ／ｃｍ3未満となると、飽和磁束密度が低下するとともに、抗折強度が低下するという不都合が生じる傾向がある。
【００３１】
（本発明のフェライト焼結体の物性についての説明） 
本発明のフェライトは、以下の物性を備えている。
【００３２】
（１）抗折強度 
本発明における抗折強度は以下の要領で求められる。
ファインセラミックスの常温における３点曲げ試験であり、JIS  R1601に準じて求める。数値が大きいほど抗折強度が高い。
【００３３】
本発明における曲げ強度の目標値は、１４．０Ｋｇｆ／ｍｍ2以上である。
【００３４】
（２）磁気損失（コアロス）値の温度依存性 
本発明における磁気損失値の温度依存性は、以下の要領で求められる。
１００ｋＨｚ、２００ｍＴの正弦波交流磁界を印加し、測定温度を種々変えて得られた磁気損失（コアロス）Ｐｃｖの値を、測定温度との関係でグラフにする。
【００３５】
このグラフにおいて、グラフの最下点に相当するボトム温度Ｔｂにおける磁気損失（コアロス）の値Ｐｃｖb、およびボトム温度Ｔｂから２０℃高い温度（Ｔｂ＋２０℃）における磁気損失（コアロス）の値Ｐｃｖb+20をそれぞれ求める。本発明におけるボトム温度Ｔｂは、７０℃以上であることが好ましい。
【００３６】
本発明におけるボトム温度Ｔｂにおける磁気損失（コアロス）の値Ｐｃｖbの目標値は、４５０ＫＷ／ｍ3以下である。
【００３７】
これらの値を用いて、２０℃間における磁気損失変化率の値δ２＝〔（Ｐｃｖb+20−Ｐｃｖb）／Ｐｃｖb×１００〕を算出する。本発明においては、２０℃間における磁気損失変化率の値δ２は、１５％以下である。
【００３８】
（３）飽和磁束密度Ｂｍ 
１００℃での飽和磁束密度Ｂｓは、４３０ｍＴ以上である。
【００３９】
（４）  耐熱衝撃性 
評価基準は以下のとおり
【００４０】
○…    ４００℃の半田槽に浸漬してコアにクラックが入らない。
×…    ４００℃の半田槽に浸漬してコアにクラックが入る。
【００４１】
〔ＭｎＺｎＬｉ系フェライトの製造方法〕
次いで、本発明のＭｎＺｎＬｉ系フェライトの好適な製造工程の一例について説明する。
【００４２】
（１）目標のフェライトが得られるように金属イオンの比率が所定成分となるように秤量する工程 
主成分の原料として、酸化物または加熱により酸化物となる化合物、例えば、炭酸塩、水酸化物、蓚酸塩、硝酸塩などの粉末が用いられる。各原料粉末の平均粒径は、０．１〜３．０μｍ程度の範囲で適宜選定すればよい。なお、上述した原料粉末に限らず、２種以上の金属を含む複合酸化物の粉末を原料粉末としてもよい。原料粉末は所定の組成となるように、それぞれ、秤量される。
【００４３】
なお、Ｌｉ化合物は、水に対して不溶性ないし難溶性の化合物を用いることが好ましい。ここで本発明における「水に対して不溶性ないし難溶性の化合物（以下、単に「水不溶性の化合物」と称す）」とは、水１００ｇ（温度２０℃）に対する化合物である溶質の量（グラム数）が１ｇ以下の化合物をいう。このような水不溶性のＬｉ化合物としては、ＭｎＺｎ系フェライト用に使用されるために、Ｌｉと、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｚｎの中から選定された少なくとも１種以上の成分を含有する酸化物とすることが望ましい。好ましくは、（１）Ｌｉと、Ｆｅとの成分を含有するＬｉＦｅＯ2、ＬｉＦｅ5Ｏ8、Ｌｉ2Ｆｅ3Ｏ5、Ｌｉ5ＦｅＯ4等の酸化物や、（２）Ｌｉと、Ｍｎとの成分を含有するＬｉＭｎ2Ｏ4、ＬｉＭｎＯ2等の酸化物である。このような水不溶性のＬｉ化合物を用いることによって、製品ロット間の特性バラツキを抑制することができ、製造歩留まりの向上および製品品質の信頼性の向上を図ることができる。
【００４４】
（２）秤量物を湿式ないしは乾燥により混合した後の仮焼き工程 
原料粉末をボールミルにより例えば湿式混合し、乾燥、粉砕、篩いかけをした後、７００〜１０００℃の温度範囲内で所定時間保持する仮焼きが行われる。仮焼きの保持時間は１〜５時間の範囲内で適宜選定すればよい。
【００４５】
（３）仮焼き粉の粉砕工程 
仮焼き後、仮焼体は、例えば、平均粒径０．５〜５．０μｍ程度までに粉砕される。
【００４６】
通常、副成分であるＣｏＯは、この粉砕工程で所定量添加される。すなわち、仮焼粉砕後に得られた主成分の粉末に、副成分であるＣｏＯが所定量添加され混合される。なお配合工程でなく、この粉砕工程でLｉ成分を添加してもよい。
【００４７】
（４）造粒・成形工程 
粉砕された粉末は、後の成形工程を円滑にするために顆粒に造粒される。この際、粉砕粉末に適当なバインダ、例えばポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を少量添加することが望ましい。得られる顆粒の粒径は８０〜２００μｍ程度とすることが望ましい。造粒粉末を加圧成形した、例えば、トロイダル形状の成形体を成形する。
【００４８】
（５）焼成工程 
成形された成形体は焼成工程において焼成される。
【００４９】
焼成工程においては、焼成温度と焼成雰囲気を制御する必要がある。焼成は１１５０〜１３５０℃の範囲で所定時間保持することにより行われる。
【実施例】
【００５０】
以下、具体的実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。
〔実験例Ｉ〕
下記表１のサンプルＮｏ．Ｉ−３に示されるように、最終組成における酸化鉄がＦｅ2Ｏ3換算で５６．０モル％、酸化マンガンがＭｎＯ換算で３７．１モル％、酸化亜鉛がＺｎＯ換算で６．０モル％、酸化リチウムがＬｉＯ0.5換算で０．９モル％となるように主成分となる主成分原料を秤量した。なお、Ｌｉ原料としては、ＬｉＦｅＯ2を用い、ＬｉＦｅＯ2中のＦｅ量を考慮して、Ｆｅ成分について調整した。
【００５１】
秤量した原料を、湿式ボールミルを用いて１６時間湿式混合した後、乾燥させた。
【００５２】
次いで、乾燥物を大気中、９００℃で３時間仮焼きした後、粉砕した
【００５３】
得られた仮焼き粉末に、副成分の原料として、ＣｏＯ粉末を加え、混合粉砕して得られた混合物粉末にバインダを加え、顆粒化した後、成形してトロイダル形状の成形体を得た。なお、副成分原料は、主成分原料対して、ＣｏＯが１０００重量ｐｐｍ含有されるように添加した。なおLi成分は粉砕時に加えてもよい。
【００５４】
トロイダル形状の成形物を、１３５０℃の温度で酸素分圧を制御しつつ焼成して、下記表１に示されるサンプルＮｏ．Ｉ−３のフェライト焼成体を作製した。
【００５５】
このサンプルＮｏ．Ｉ−３のフェライト焼成体の作製手法をベースとし、これに準じて下記表１に示される種々のサンプルを作製した。
【００５６】
これら表１に示される各サンプルについて、
（１）ボトム温度Ｔｂ、
（２）ボトム温度Ｔｂにおける磁気損失（コアロス）Ｐｃｖb、
（３）ボトム温度Ｔｂから２０℃高い温度（Ｔｂ＋２０℃）における磁気損失（コアロス）の値Ｐｃｖb+20、  
（４）コアロス温度依存性δ２、
（５）抗折強度（３点曲げ強度）、
（６）飽和磁束密度Ｂｍ、
（７）耐熱衝撃性、
をそれぞれ測定した。
【００５７】
なお、各測定要領は、上述したとおりとした。
結果を下記表１中に示した。
【００５８】
【表１】
2010076962.tif 000002
【００５９】
【表２】
2010076962.tif 000003
【００６０】
上記表１に示される実験例Ｉの結果より、本発明の効果は明らかである。
すなわち、本発明は、主成分として、酸化鉄をＦｅ2Ｏ3換算で５４．０〜５８．０モル％、酸化亜鉛をＺｎＯ換算で３．０〜１０．０モル％、酸化リチウムをＬｉＯ0.5換算で０．３〜１．５モル％、酸化マンガンを残部（ＭｎＯ換算）含有するＭｎＺｎＬｉ系フェライトであって、前記主成分に対して、副成分としてＣｏをＣｏＯ換算で５００〜２０００重量ｐｐｍ含有させて構成されているので、高飽和磁束密度特性、磁気損失（コアロス）値の温度依存性を低減する特性に優れ、さらに、抗折強度の向上が図れ製品歩留まりのさらなる向上を図ることができ、さらにはコアの耐熱衝撃性に優れるという効果が発現する。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明のＭｎＺｎＬｉ系フェライトの製造方法は、幅広く各種の電気部品産業に利用できる。