(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｆｅ２  Ｏ３          ５１．５〜５４．５ｍｏｌ％
ＭｎＯ          ３３〜４０ｍｏｌ％
ＺｎＯ            １０超〜１３ｍｏｌ％
を基本成分とし、この基本成分中に副成分としてＳｉ、Ｃａ、Ｔａ、Ｔｉ及びＳｎの酸化物を、それぞれＳｉＯ２  、ＣａＯ、Ｔａ２  Ｏ５  、ＴｉＯ２  及びＳｎＯ２  換算で、
ＳｉＯ２          ０．００５〜０．０３５ｗｔ％
ＣａＯ        ０．０１〜０．２５ｗｔ％
Ｔａ２  Ｏ５      ０．００１〜０．０５５ｗｔ％
ＴｉＯ２              ０．０５〜０．６５ｗｔ％
ＳｎＯ２          ０．００５〜０．５０ｗｔ％
複合含有することを特徴とするマンガン−亜鉛系フェライト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、スイッチング電源用トランス等の磁心として好適な、電力損失の少ないマンガン−亜鉛（Ｍｎ−Ｚｎ）系フェライトに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトは、各種通信機電源等のコイル、トランス材料として広く使用されている。
ところで最近は、電源の一層の小型化のために駆動周波数が高周波化（５００ｋＨｚ〜１ＭＨｚ）する傾向にあり、その目的に叶うＭｎ−Ｚｎ系フェライトの開発も進められているが、これまでは性能的に十分な材料開発はなされていなかった。例えば市販の電源用低損失フェライトは５００ｋＨｚ、５０ｍＴでせいぜい２５０ｍＷ／ｃｍ３  程度であり、高周波用電源材料としては電力損失が高過ぎる。
【０００３】
このため、例えば特開平１−２２４２６５号公報では、ＳｉＯ２  、ＣａＯ、ＴｉＯ２  に加え、Ｔａ２  Ｏ５  を添加することで磁気特性の改善を図っている。しかし、この発明によっても磁気特性の改善は不十分である他、Ｔａ２  Ｏ５  は他の添加物に比較して重量あたりの単価が１５〜５０倍を要し製造コストの面で問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情を考慮し、現在スイッチング電源周波数として標準的な１００ｋＨｚよりもさらに高周波、例えば５００ｋＨｚ程度、あるいはそれ以上の高周波における電力損失と製造コストが同時に改善されたＭｎ−Ｚｎ系フェライトを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明のＭｎ−Ｚｎ系フェライトは、Ｆｅ２  Ｏ３      ５１．５〜５４．５ｍｏｌ％、ＭｎＯ  ３３〜４０ｍｏｌ％及びＺｎＯ  １０超〜１３ｍｏｌ％を基本成分とし、この基本成分中に副成分としてＳｉ、Ｃａ、Ｔａ、Ｔｉ及びＳｎの酸化物を、それぞれＳｉＯ２  、ＣａＯ、Ｔａ２  Ｏ５  、ＴｉＯ２  及びＳｎＯ２  換算で、それぞれ０．００５〜０．０３５ｗｔ％、０．０１〜０．２５ｗｔ％、０．００１〜０．０５５ｗｔ％、０．０５〜０．６５ｗｔ％及び０．００５〜０．５０ｗｔ％複合含有することを特徴とする。
【０００６】
【作用】
１００ｋＨｚを超える高周波領域での電力損失の低減策として、比抵抗を高めるためにＳｎＯ２  を添加する試みは従来から実施されているが、例えば特開昭６１−２５２６０９号公報では、ＳｉＯ２  、ＣａＯに加え多量のＳｎＯ２  （０．５〜０．９ｗｔ％）を含有させることで低損失化が図られている。
【０００７】
しかし、ＳｉＯ２  とＣａＯの共存下でＴａ２  Ｏ５  、ＴｉＯ２  、ＳｎＯ２  を含有させ、しかもＳｎＯ２  の添加量が比較的少ない場合にも電力損失の低減が図られた例はなく、本発明者はこの範囲においてＭｎ−Ｚｎ系フェライトの磁気特性に関して鋭意研究を重ねた結果、優れた磁気特性が得られることを見出した。
すなわち、本発明では、ＳｉＯ２  、ＣａＯ、Ｔａ２  Ｏ５  、ＴｉＯ２  及びＳｎＯ２  を同時に含有させ、各成分を粒界あるいは粒内に分散させることにより比抵抗を高め、上記高周波領域における電力損失の低減化が可能となった。また、ＳｎＯ２  の含有量が極微量であって、比抵抗の上昇効果がほとんど認められない場合にも磁気特性が改善されることが明らかになった。この結果、Ｔａ２  Ｏ５  に比較して安価なＳｎＯ２  を微量添加することで、総合的な製造コストの低減が可能となった。これは工業的には大きなメリットとなっている。
【０００８】
ここで、本発明において基本成分の配合割合を前記の範囲に限定した理由について説明する。
スイッチング電源用トランスは、通常の動作温度が６０〜７０℃なので、この温度範囲で電力損失が低く、かつ室温から動作温度を超える８０〜１２０℃程度の温度域まで電力損失が負の温度依存性をもつことが望ましい。ここでトランス・コアに使用されるＭｎ−Ｚｎ系フェライトの電力損失の温度依存性は、主成分であるＦｅ２  Ｏ３  、ＭｎＯ及びＺｎＯの配合比によってほぼ決まる、一定温度（Ｔｓ  ）で極小値を示す下に凸の曲線で表わされる。
【０００９】
上記の理由からＴｓ  を８０〜１２０℃に設定することが好ましいが、Ｆｅ２  Ｏ３  が５１．５ｍｏｌ％未満でかつＭｎＯが４０ｍｏｌ％を超える場合はＴｓ  が高くなり過ぎ、トランスの動作温度での電力損失が増大する。一方、Ｆｅ２  Ｏ３  が５４．５ｍｏｌ％を超え且つＭｎＯが３３ｍｏｌ％未満の場合はＴｓ  が８０℃を下回り、室温から動作温度までの範囲で電力損失の負の温度依存性が得られなくなる。この観点からＦｅ２  Ｏ３  、ＭｎＯ、ＺｎＯの配合割合を検討した結果、上記の範囲、即ち、
Ｆｅ２  Ｏ３  ：５１．５〜５４．５ｍｏｌ％
ＭｎＯ：３３〜４０ｍｏｌ％
ＺｎＯ：１０超〜１３ｍｏｌ％
が得られた。
【００１０】
また本発明は、上記基本成分中に、ＳｉＯ２  、ＣａＯ、Ｔａ２  Ｏ５  、ＴｉＯ２  及びＳｎＯ２  を含有させたところに特徴がある。以下、これらの副成分の配合割合の限定理由を説明する。
（１）  ＳｉＯ２  を０．００５〜０．０３５ｗｔ％に限定した理由
ＳｉＯ２  はＣａＯとの共存によって粒界の比抵抗を高め渦電流損失の低減に有効に寄与するが、含有量が０．００５ｗｔ％未満では比抵抗が低下してその効果に乏しく、一方、０．０３５ｗｔ％を超えると異常粒組織となって電力損失が上昇し不適当なので、０．００５〜０．０３５ｗｔ％の範囲に限定した。なおＳｉＯ２  が原料中に不純物として数１０ｐｐｍ含まれる場合には、全体で０．００５〜０．０３５ｗｔ％の範囲に入るように添加量を調整する。
【００１１】
（２）  ＣａＯを０．０１〜０．２５ｗｔ％に限定した理由
ＣａＯはＳｉＯ２  との共存下で効果的に粒界抵抗を高め低損失をもたらす有用成分であるが、含有量が０．０１ｗｔ％未満の場合は粒界抵抗の上昇効果に乏しく渦電流損失が増大する。一方、０．２５ｗｔ％を超えると電力損失が非常に大きくなるので０．０１〜０．２０ｗｔ％の範囲とした。
【００１２】
（３）  Ｔａ２  Ｏ５  を０．００１〜０．０５５ｗｔ％に限定した理由
Ｔａ２  Ｏ５  は粒界抵抗を高め電力損失の低減に有効である。また、この効果はＳｉＯ２  やＣａＯ、さらにはＴｉＯ２  及びＳｎＯ２  の共存下で一層顕著なものとなる。しかし、０．００１ｗｔ％未満ではこの効果が乏しく、一方、０．０５５ｗｔ％を超えると異常粒成長を起こし電力損失が大幅に上昇するほか、Ｔａ２  Ｏ５  は他の添加物に比較して１５〜５０倍ものコストを要し大量添加は不経済である。したがって、０．００１〜０．０５５ｗｔ％の範囲に限定した。
【００１３】
（４）  ＴｉＯ２  を０．０５〜０．６５ｗｔ％に限定した理由
ＴｉＯ２  はフェライトコア焼成時の冷却過程での粒界の再酸化を促進し、更に粒内にも固溶してフェライトコアの比抵抗を高める効果がある。また焼結密度を高める効果があり、その結果、残留磁束密度、保磁力が小さくなる。しかし、０．０５ｗｔ％未満ではその効果が低く、一方、０．６５ｗｔ％を超えると逆に電力損失の上昇を招く。そこで０．０５〜０．６５ｗｔ％に限定した。
【００１４】
（５）  ＳｎＯ２  を０．００５〜０．５０ｗｔ％に限定した理由
ＳｎＯ２  はＴｉＯ２  と同様にフェライトコアの比抵抗を高め渦電流損失を低下させる効果があるが、ＳｎＯ２  含有量が０．１ｗｔ％未満ではその効果に乏しく、一方、０．５０ｗｔ％を越えると逆に電力損失が大きくなる。しかし、上記効果に乏しい０．１ｗｔ％未満であっても、０．００５ｗｔ％以上添加すると電力損失が著しく低下することが判明した。この場合の損失低減機構を明確に示すことはできないが、多成分系の異質な相が結晶粒界に存在することによる磁気的な悪影響をＳｎＯ２  が緩和するためと考えられる。また、Ｔａ２  Ｏ５  の添加量が極少量であっても、Ｔａ２  Ｏ５  に比較して安価（約１５分の１）なＳｎＯ２  を微量添加することにより電力損失が改善させることから、製造コストの面でも有利である。以上の理由によってこの範囲に限定した。
【００１５】
なお、本発明のマンガン−亜鉛系フェライトを製造するには、各粉末原料を所定の組成になるように混合、仮焼、粉砕した後、常法に従い圧縮成形し、次いで焼結を施せばよい。その際、前記の副成分の添加は、混合時及び／又は粉砕時に行なわれる。
また、これらの副成分の原料は酸化物に限定されず、例えば炭酸塩やしゅう酸塩のように上記フェライトの製造過程において最終的に酸化物へ変化する化合物であればよい。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
Ｆｅ２  Ｏ３  ：５２．５ｍｏｌ％、ＭｎＯ：３５．７ｍｏｌ％、ＺｎＯ：１１．８ｍｏｌ％から成る基本組成の原料を混合後、仮焼し、粉砕したフェライト粉体に表１及び表２に示す割合で、ＳｉＯ２  、ＣａＯ（ＣａＣＯ３  を使用）、Ｔａ２  Ｏ５  、ＴｉＯ２  、ＳｎＯ２  を複合添加配合した。その後、リング形に成形し、本焼成した。こうして得られた試料の、５００ｋＨｚ，５０ｍＴ，８０℃における電力損失を表１、表２に併記した。表１は本発明の実施例を示す表であり、表２は本発明の副成分が限定範囲外の比較例を示す表である。
【００１７】
本発明によれば、５００ｋＨｚという高い周波数において低い電力損失が得られる。
【００１８】
【表１】
0003621118.tif 000002
【００１９】
【表２】
0003621118.tif 000003
【００２０】
図１は、表１の試料番号２の本発明材と従来の電源用フェライト（従来材と記す）の周波数５００ｋＨｚ、磁束密度５０ｍＴの条件下で測定した電力損失の温度特性を示したグラフである。この図より、本発明材は２０℃から１２０℃までの全ての温度範囲において、電力損失が従来材よりも著しく改善されていることがわかる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明により、高周波領域での電力損失が著しく低いＭｎ−Ｚｎ系フェライトが安価に得られた。これにより、高周波電源の磁心等に使用でき電源の効率化、小型化に有効となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明材と従来材の電力損失の温度特性を示したグラフである。
【図１】
0003621118.tif 000004