(57)【要約】 【課題】  広い周波数帯域で、高い初透磁率が得られるＭｎＺｎフェライト及びＭｎＺｎフェライトコアを提供すること。【解決手段】  主成分がＭｎＯ、ＺｎＯ、Ｆｅ2Ｏ3であるＭｎＺｎフェライトにおいて、主成分１００重量部に対して、副成分として、ＳｉＯ2が０〜０．００５重量部（０を含まず）、ＣａＯが０．０２重量部〜０．２重量部、ＭｏＯ3が０．０５重量部〜０．５重量部、Ｂｉ2Ｏ3が０．００５重量部〜０．１重量部、Ｖ2Ｏ5が０．００５重量部〜０．１重量部を含有するＭｎＺｎフェライトの焼成体の表面にＭｏＯ3とＣａＯを含む析出相を有し、平均結晶粒径が３０μｍ以上、１００μｍ以下、焼成体の比抵抗が２０Ωｃｍ以上、１００Ωｃｍ以下とすることにより、１ｋＨｚ時の初透磁率が１２，０００以上、１５０ｋＨｚ時の初透磁率が１２，５００以上であるＭｎＺｎフェライトコアが得られる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
主成分がＭｎＯ、ＺｎＯ、Ｆｅ2Ｏ3であるＭｎＺｎフェライトであって、主成分１００重量部に対して、副成分として、ＳｉＯ2が０〜０．００５重量部（０を含まず）、ＣａＯが０．０２重量部〜０．２重量部、ＭｏＯ3が０．０５重量部〜０．５重量部、Ｂｉ2Ｏ3が０．００５重量部〜０．１重量部、Ｖ2Ｏ5が０．００５重量部〜０．１重量部を含有することを特徴とするＭｎＺｎフェライト。
【請求項２】
請求項１記載のＭｎＺｎフェライトの焼成体の表面に、ＭｏＯ3とＣａＯを含む析出相を有し、平均結晶粒径が３０μｍ以上、１００μｍ以下であることを特徴とするＭｎＺｎフェライト。
【請求項３】
請求項１記載のＭｎＺｎフェライトの焼成体からなるＭｎＺｎフェライトコアであって、前記焼成体の比抵抗が、２０Ωｃｍ以上、１００Ωｃｍ以下であることを特徴とするＭｎＺｎフェライトコア。
【請求項４】
請求項１記載のＭｎＺｎフェライトの焼成体からなるＭｎＺｎフェライトコアであって、前記焼成体の１ｋＨｚ時の初透磁率が、１２，０００以上、１５０ｋＨｚ時の初透磁率が、１２，５００以上であることを特徴とするＭｎＺｎフェライトコア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高透磁率のＭｎＺｎフェライトに関し、特にノイズフィルタ用フェライトコアとして好適なＭｎＺｎフェライトに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化、高性能化の技術革新が著しく、それに伴い使用されるＭｎ−Ｚｎ系フェライトの高性能化、例えば高透磁率化、及び低損失化が求められている。なかでも、ノイズフィルタ用のフェライトコアは、広い周波数帯域にわたり高い初透磁率を示すことが要求される。
【０００３】
高い初透磁率を得るためには、平均結晶粒径を大きくすることが必要である。結晶粒径を大きくするためには、粒成長を促進することを目的として、Ｂｉ2Ｏ3等の種々の粒成長添加物を適量添加する手法が用いられている（例えば、特許文献１、２、３）。
【０００４】
特許文献１では、ＭｎＯ、ＺｎＯ、Ｆｅ2Ｏ3からなる主成分に対して、添加物として、ＳｉＯ2、ＣａＯ、ＭｏＯ3、Ｂｉ2Ｏ3を添加した高透磁率のＭｎＺｎフェライトが提案されている。特許文献２では、５２．０〜５３．０ｍｏｌ％のＦｅＯ3、１９．０〜２３．５ｍｏｌ％のＺｎＯ、残部がＭｎＯからなる主成分に対して、副成分として、ＳｉＯ2、ＣａＯ、Ｂｉ2Ｏ3を添加し、更に還元剤を添加した高透磁率酸化物磁性材料が提案されている。特許文献３では、Ｆｅ2Ｏ3、ＭｎＯ、ＺｎＯを主成分として、これにＢｉ2Ｏ3、Ｖ2Ｏ5を副成分として添加した高透磁率を有する磁性材料が提案されている。これらの文献では、Ｂｉ2Ｏ3は、結晶粒径を大きくする目的で添加されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−０９４６６３号公報
【特許文献２】特開２００２−０９３６１４号公報
【特許文献３】特開昭５６−１６０３３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一方、高周波数帯域までの広い周波数帯域において、高い初透磁率を得るためには、材料の比抵抗を高くすることが必要である。
【０００７】
渦電流損失は周波数の増加に伴って増大し、高周波数帯域では初透磁率は低下する。これを防ぐ有効な手段は、材料を高抵抗化することであり、それにより初透磁率の高周波数帯域での周波数特性が良好となる。
【０００８】
そのため、一般的には粒界に析出する添加物を添加することにより、粒界を高比抵抗化し、広い周波数帯域において高い初透磁率を得る手法を用いている。
【０００９】
結晶粒径を大きくして、高い初透磁率を得るために、種々の粒成長添加物を用いる方法が有効であることを先に述べた。しかしながら、粒成長添加物は異常粒成長促進因子でもあり、異常粒が発生しやすくなる。異常粒は、渦電流損失を増加させ比抵抗の低減につながり、高周波数帯域での初透磁率が低下する。
【００１０】
また、結晶粒径を大きくするためには、焼成温度を高くする方法が有効である。しかしながら、焼成温度を高くしすぎると焼成体表面からＺｎＯが揮発し、その結果起こる組成勾配により歪が生じ、初透磁率の低下を招くことになる。
【００１１】
以上述べたように、一般的に、低周波数帯域において高い初透磁率を有する材料は、高周波数帯域まで高い初透磁率を維持することが困難であるという問題があり、広い周波数帯域において高い初透磁率を得ることが望まれている。
【００１２】
本発明はこのような問題を解決すべくなされたもので、その技術的課題は、広い周波数帯域で、高い初透磁率を有するＭｎＺｎフェライト及びＭｎＺｎフェライトコアを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
種々の検討を行った結果、主成分がＭｎＯ、ＺｎＯ、Ｆｅ2Ｏ3であるＭｎＺｎフェライトにおいて、主成分１００重量部に対して、副成分として、ＳｉＯ2が０〜０．００５重量部（０を含まず）、ＣａＯが０．０２重量部〜０．２重量部、ＭｏＯ3が０．０５重量部〜０．５重量部、Ｂｉ2Ｏ3が０．００５重量部〜０．１重量部、Ｖ2Ｏ5が０．００５重量部〜０．１重量部を含有するＭｎＺｎフェライトの焼成体の表面にＭｏＯ3とＣａＯを含む析出相を有し、平均結晶粒径を３０μｍ以上、１００μｍ以下、焼成体の比抵抗を２０Ωｃｍ以上、１００Ωｃｍ以下とすることにより、１ｋＨｚ時の初透磁率が１２，０００以上、１５０ｋＨｚ時の初透磁率が１２，５００以上であるＭｎＺｎフェライトコアが得られることを見出した。なお、以下、上記の主成分を１００重量部としたときの副成分としての添加物の「重量部」を、単に「ｗｔ％」で表現することとする。
【００１４】
即ち、本発明によれば、主成分がＭｎＯ、ＺｎＯ、Ｆｅ2Ｏ3であるＭｎＺｎフェライトであって、主成分１００重量部に対して、副成分として、ＳｉＯ2が０〜０．００５重量部（０を含まず）、ＣａＯが０．０２重量部〜０．２重量部、ＭｏＯ3が０．０５重量部〜０．５重量部、Ｂｉ2Ｏ3が０．００５重量部〜０．１重量部、Ｖ2Ｏ5が０．００５重量部〜０．１重量部を含有することを特徴とするＭｎＺｎフェライトが得られる。
【００１５】
また、ＭｎＺｎフェライトの焼成体の表面に、ＭｏＯ3とＣａＯを含む析出相を有し、平均結晶粒径が３０μｍ以上、１００μｍ以下であることを特徴とするＭｎＺｎフェライトが得られる。
【００１６】
また、ＭｎＺｎフェライトの焼成体からなるＭｎＺｎフェライトコアであって、前記焼成体の比抵抗が、２０Ωｃｍ以上、１００Ωｃｍ以下であることを特徴とするＭｎＺｎフェライトコアが得られる。
【００１７】
また、ＭｎＺｎフェライトの焼成体からなるＭｎＺｎフェライトコアであって、前記焼成体の１ｋＨｚ時の初透磁率が、１２，０００以上、１５０ｋＨｚ時の初透磁率が、１２，５００以上であることを特徴とするＭｎＺｎフェライトコアが得られる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明品によれば、ＭｎＺｎフェライトに添加するＳｉＯ2を０〜０．００５ｗｔ％（０を含まず）、ＣａＯを０．０２ｗｔ％〜０．２ｗｔ％とすることにより、結晶粒成長を阻害することなく、高抵抗の粒界層を形成できることから、渦電流損失の低減を図れる。その結果、高周波数帯域においても高い初透磁率を有するＭｎＺｎフェライトコアが得られる。
【００１９】
また、ＭｏＯ3を０．０５ｗｔ％〜０．５ｗｔ％、Ｖ2Ｏ5を０．００５〜０．１ｗｔ％、Ｂｉ2Ｏ3を０．００５ｗｔ％〜０．１ｗｔ％を含有するＭｎＺｎフェライトとすることにより、焼成体表面からＺｎＯが揮発することのない焼成温度で結晶粒径を大きくすることができるので、高い初透磁率を有するＭｎＺｎフェライトコアが得られる。
【００２０】
Ｂｉ2Ｏ3、Ｖ2Ｏ5は結晶粒成長添加物であるとともに、異常粒を発生させる添加物である。ＭｏＯ3は整粒作用があり、Ｂｉ2Ｏ3、Ｖ2Ｏ5がもたらす異常粒成長を抑制しつつ、結晶粒を大きくする効果がある。特許文献１はＢｉ2Ｏ3の一方のみを添加した発明であり、結晶粒成長添加物のＢｉ2Ｏ3の適量とＭｏＯ3を適量加えたものに、さらに結晶粒成長添加物を加えることは異常粒成長が促進されると考えられていたが、本発明によると、良好な結晶粒径のＭｎＺｎフェライトコアが得られる。
【００２１】
さらに、得られたＭｎＺｎフェライトの焼成体は、その表面にＭｏＯ3とＣａＯを含む析出相を有し、平均結晶粒径が３０μｍ以上、１００μｍ以下、焼成体の比抵抗が２０Ωｃｍ以上、１００Ωｃｍ以下であるため、１ｋＨｚ時の初透磁率が１２，０００以上、１５０ｋＨｚ時の初透磁率が１２，５００以上であるＭｎＺｎフェライトコアが得られる。前述した本発明品は、広い周波数帯域で高い初透磁率を有するＭｎＺｎフェライトコアであるため、ノイズフィルタ用のフェライトコアとして用いた場合に、小型で高性能のノイズフィルタを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
種々の検討を行った結果、主成分がＭｎＯ、ＺｎＯ、Ｆｅ2Ｏ3であるＭｎＺｎフェライトにおいて、主成分１００重量部に対して、副成分として、ＳｉＯ2が０〜０．００５重量部（０を含まず）、ＣａＯが０．０２重量部〜０．２重量部、ＭｏＯ3が０．０５重量部〜０．５重量部、Ｂｉ2Ｏ3が０．００５重量部〜０．１重量部、Ｖ2Ｏ5が０．００５重量部〜０．１重量部を含有するＭｎＺｎフェライトの焼成体の表面にＭｏＯ3とＣａＯを含む析出相を有し、平均結晶粒径が３０μｍ以上、１００μｍ以下、焼成体の比抵抗が２０Ωｃｍ以上、１００Ωｃｍ以下とすることにより、１ｋＨｚ時の初透磁率が１２，０００以上、１５０ｋＨｚ時の初透磁率が１２，５００以上であるＭｎＺｎフェライトコアが得られることがわかった。
【００２３】
一般に、高透磁率を有するＭｎＺｎフェライトの主成分の組成範囲は、５２．０〜５４．５ｍｏｌ％のＦｅ2Ｏ3、２４．０〜２８．０ｍｏｌ％のＭｎＯ、１９．５ｍｏｌ％〜２４．０ｍｏｌ％のＺｎＯ付近の組成が高透磁率材料として製造されているため、本発明においても、主成分は前述の組成範囲とするのが望ましい。
【００２４】
副成分としてＳｉＯ2を０〜０．００５ｗｔ％（０を含まず）としたのは、０．００５ｗｔ％超であると、結晶粒成長を阻害し、初透磁率を著しく低くさせるからである。
【００２５】
ＣａＯを０．０２ｗｔ％〜０．２ｗｔ％としたのは、０．０２ｗｔ％未満であると、粒界層形成が不十分なことから比抵抗が低くなり、渦電流損失の増大によって高周波数帯域での初透磁率が低減し、広い周波数帯域において高い初透磁率が得られないためである。また、０．２ｗｔ％超であると過剰のＣａＯが結晶粒成長を阻害し、十分な初透磁率を得られないためである。
【００２６】
Ｂｉ2Ｏ3を０．００５ｗｔ％〜０．１ｗｔ％、Ｖ2Ｏ5を０．００５ｗｔ％〜０．１ｗｔ％としたのは、Ｂｉ2Ｏ3を０．００５ｗｔ％未満、Ｖ2Ｏ5を０．００５ｗｔ％未満とすると、Ｂｉ2Ｏ3、Ｖ2Ｏ5がもたらす結晶粒成長効果が得られないため、初透磁率の低減を招くためである。また、Ｂｉ2Ｏ3が０．１ｗｔ％超、Ｖ2Ｏ5を０．１ｗｔ％超であると、Ｂｉ2Ｏ3、Ｖ2Ｏ5がもたらす異常粒成長が顕著となり、初透磁率の低減、比抵抗の低減を招くためである。
【００２７】
ＭｏＯ3を０．０５ｗｔ％〜０．５ｗｔ％としたのは、ＭｏＯ3が０．０５ｗｔ％未満であると、ＭｏＯ3の整粒作用を阻害し、Ｂｉ2Ｏ3、Ｖ2Ｏ5がもたらす異常粒成長が顕著となり、透磁率の低減、比抵抗の低減を招くためである。ＭｏＯ3が０．５ｗｔ％超とすると、Ｂｉ2Ｏ3、Ｖ2Ｏ5がもたらす結晶粒成長効果が得られず、初透磁率の低減を招くためである。
【００２８】
また、得られたＭｎＺｎフェライトにおいて、焼成体の平均結晶粒径を３０μｍ以上、１００μｍ以下としたのは、平均結晶粒径が３０μｍ未満であると結晶粒径が小さいため十分な初透磁率が得られないためである。また、平均結晶粒径が１００μｍ超であると粒界層形成が不十分なことから比抵抗が低くなり、渦電流損失の増大によって高周波数帯域での初透磁率が低減し、広い周波数帯域において高い初透磁率が得られないためである。
【００２９】
焼成体の比抵抗を２０Ωｃｍ以上、１００Ωｃｍ以下としたのは、比抵抗が２０Ωｃｍ未満であると、渦電流損失の増大によって高周波数帯域での初透磁率が低減し、広い周波数帯域において高い初透磁率を得られないためである。また、比抵抗が１００Ωｃｍ超であると結晶粒径が小さいため十分な初透磁率が得られないためである。
【００３０】
ＭｎＺｎフェライトの焼成体の表面に存在するＭｏＯ3とＣａＯを含む析出相については詳細には不明だが、ＭｏＯ3は揮発性の添加物であり、粒界成分のＣａＯと焼成体表面で共融混合物を形成したものと推察される。本発明者らの実験結果では、高い初透磁率を示した発明品の場合は、表面にＭｏＯ3とＣａＯ含む析出相が見出されているので、高い初透磁率を得るためには、焼成体の表面にＭｏＯ3とＣａＯを含む析出相が存在することが望ましい。
【実施例】
【００３１】
（実施例１）
発明品として、５２．５ｍｏｌ％のＦｅ2Ｏ3、２２．５ｍｏｌ％のＺｎＯ、２５．０ｍｏｌ％のＭｎＯからなる主成分に、これらの主成分に対して、外枠で、副成分として０〜０．００６ｗｔ％のＳｉＯ2、０．０１ｗｔ％〜０．２１ｗｔ％のＣａＯ、０．０４ｗｔ％〜０．６ｗｔ％のＭｏＯ3、０．００４ｗｔ％〜０．１５ｗｔ％のＢｉ2Ｏ3、０〜０．１５ｗｔ％のＶ2Ｏ5を添加し、アトライターを用いて２時間混合した。
【００３２】
混合後、スプレードライヤーで造粒し、８５０℃の大気中で２時間予焼した。得られた予焼粉末をアトライターにて粉砕した。粉砕後、スプレードライヤーにて造粒し、φ２５ｍｍ−φ１５ｍｍ−１２ｍｍのトロイダル形状にプレスし、１３２０℃で焼成した。
【００３３】
従来品として、５２．５ｍｏｌ％のＦｅ2Ｏ3、２２．５ｍｏｌ％のＺｎＯ、２５．０ｍｏｌ％のＭｎＯからなる主成分に、これらの主成分に対して、外枠で、副成分として、０．０１５ｗｔ％のＳｉＯ2、０．０１５ｗｔ％のＣａＯ、０．０１５ｗｔ％のＢｉ2Ｏ3を添加し、アトライターを用いて２時間混合した。混合後、スプレードライヤーで造粒し、８５０℃の大気中で２時間予焼した。得られた予焼粉末をアトライターにて粉砕した。粉砕後、スプレードライヤーにて造粒し、φ２５ｍｍ−φ１５ｍｍ−１２ｍｍのトロイダル形状にプレスし、１３２０℃で焼成した。
【００３４】
磁気特性は、得られたＭｎＺｎフェライトの焼成体に１０ターンの巻線を施し、初透磁率を測定した。比抵抗の測定は試料上下面にＧａ−Ｉｎペーストを塗布し測定した。また、表面析出相の分析はＳＥＭ−ＥＤＸとＸ線回折で行った。
【００３５】
表１に、従来品と、ＳｉＯ2、ＣａＯ、ＭｏＯ3、Ｂｉ2Ｏ3、Ｖ2Ｏ5の添加量を変えた発明品の平均結晶粒径、比抵抗、１ｋＨｚ及び１５０ｋＨｚにおける初透磁率（表中ではμで示す）を示す。なお、表１において、副成分の添加量が、本発明の範囲のものを発明品とし、範囲外のものを比較品とした。
【００３６】
【表１】
2010047438.tif 000002
【００３７】
表１に示すように、ＳｉＯ2が０〜０．００５ｗｔ％（０を含まず）、ＣａＯが０．０２ｗｔ％〜０．２ｗｔ％、ＭｏＯ3が０．０５ｗｔ％〜０．５ｗｔ％、Ｂｉ2Ｏ3が０．００５ｗｔ％〜０．１ｗｔ％、Ｖ2Ｏ5が０．００５ｗｔ％〜０．１ｗｔ％を含有する発明品で、焼結体の平均結晶粒径が３０μｍ以上１００μｍ以下、比抵抗が２０Ωｃｍ以上１００Ωｃｍ以下、１ｋＨｚの初透磁率が１２，０００以上、１５０ｋＨｚ時の初透磁率が１２，５００以上であることがわかる。また、ＳＥＭ−ＥＤＸ分析により焼成体表面の組成分析を行い、更にＸ線回折を行った結果、すべての発明品にＭｏＯ3とＣａＯの析出相が存在することが確認できた。
【００３８】
図１に、発明品６と従来品の複素透磁率μ’（実数部）、μ”（虚数部）の周波数特性を示す。発明品は、従来品と比較して、低周波数帯域から高周波数帯域の広い周波数帯域において、複素透磁率μ’、μ”共に高い値を示すことが確認できた。
【００３９】
（実施例２）
発明品として、５２．５ｍｏｌ％のＦｅ2Ｏ3、２２．５ｍｏｌ％のＺｎＯ、２５．０ｍｏｌ％のＭｎＯからなる主成分に、これらの主成分に対して、外枠で、副成分として、０．００１ｗｔ％のＳｉＯ2、０．０７ｗｔ％のＣａＯ、０．２ｗｔ％のＭｏＯ3、０．０５ｗｔ％のＢｉ2Ｏ3、０．０２ｗｔ％のＶ2Ｏ5を添加し、アトライターを用いて２時間混合した。
【００４０】
混合後、スプレードライヤーで造粒し、８５０℃の大気中で２時間予焼した。得られた予焼粉末をアトライターにて粉砕した。粉砕後、スプレードライヤーにて造粒し、φ２５ｍｍ−φ１５ｍｍ−１２ｍｍのトロイダル形状にプレスし、１３００℃〜１４５０℃で焼成した。
【００４１】
従来品として、５２．５ｍｏｌ％のＦｅ2Ｏ3、２２．５ｍｏｌ％のＺｎＯ、２５．０ｍｏｌ％のＭｎＯからなる主成分に、これらの主成分に対して、外枠で、副成分として、０．０１５ｗｔ％のＳｉＯ2、０．０１５ｗｔ％のＣａＯ、０．０１５ｗｔ％のＢｉ2Ｏ3を添加し、アトライターを用いて２時間混合した。混合後、スプレードライヤーで造粒し、８５０℃の大気中で２時間予焼した。得られた予焼粉末をアトライターにて粉砕した。粉砕後、スプレードライヤーにて造粒し、φ２５ｍｍ−φ１５ｍｍ−１２ｍｍのトロイダル形状にプレスし、１３２０℃で焼成した。
【００４２】
磁気特性は、得られた焼成体に１０ターンの巻線を施し、初透磁率を測定した。比抵抗の測定は試料上下面にＧａ−Ｉｎペーストを塗布し測定した。また、表面析出相の分析はＳＥＭ−ＥＤＸとＸ線回折で行った。
【００４３】
表２に、従来品と、焼成温度を変えた発明品の平均結晶粒径、比抵抗、1ｋＨｚおよび１５０ｋＨｚにおける初透磁率（表中ではμで示す）を示す。
【００４４】
【表２】
2010047438.tif 000003
【００４５】
表２に示すように、焼成温度を変えて実施しても、通常の焼成温度の場合では、焼成体の平均結晶粒径が３０μｍ以上１００μｍ以下、比抵抗が２０Ωｃｍ以上１００Ωｃｍ以下、１ｋＨｚの初透磁率が１２，０００以上、１５０ｋＨｚ時の初透磁率が１２，５００以上であることが確認できた。本発明のＭｎＺｎフェライトによると、焼成体表面からＺｎＯが揮発することのない通常の焼成温度で結晶粒径を大きくすることができるので、高い初透磁率を有するＭｎＺｎフェライトコアが得られることがわかった。
【００４６】
また、ＳＥＭ−ＥＤＸ分析により焼成体表面の組成分析を行い、更にＸ線回折を行った結果、すべての発明品にＭｏＯ3とＣａＯの析出相が存在することが確認された。
【００４７】
以上の結果より、本発明のＭｎＺｎフェライトによると、従来品と比較し、広い周波数帯域において、高い初透磁率を有することが確認できた。また、本発明のＭｎＺｎフェライトを採用することで、小型で高性能のノイズフィルタ用フェライトコアを提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】発明品６と従来品の複素透磁率μ’（実数部）、μ”（虚数部）の周波数特性。
【図１】
2010047438.tif 000004