(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主成分としてＦｅ2Ｏ3が４７．０〜５０．０モル％、Ｍｎ2Ｏ3が０．３〜１．５モル％、ＣｕＯが２．０〜８．０モル％、ＺｎＯが３０．１〜３３．０モル％、ＮｉＯが残部モル％含有されて構成されるＮｉＣｕＺｎ系のフェライト材料であって、
この主成分に対して、Ｂｉ2Ｏ3が０．５〜６．０重量％、ＳｉＯ2が０．１〜２．０重量％、ＭｇＯが０．０５〜１．０重量％含有されてなることを特徴とするフェライト材料。
【請求項２】
前記主成分に対して、さらにＣｏＯが０．０５〜０．６重量％含有されてなる請求項１に記載のフェライト材料。
【請求項３】
初透磁率μｉ≧２００の特性を備えてなる請求項１ないし請求項２に記載のフェライト材料。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、初透磁率μｉ≧２００の特性を備えてなるＮｉＣｕＺｎ系フェライト材料に関し、特に、温度特性が良好で、品質係数Ｑが高く、高強度な特性が得られるフェライト材料に関する。本発明のフェライト材料は、例えば、樹脂モールドタイプのフェライト部品等に好適に使用できる。
【０００２】
【従来の技術】
近年、テレビ、ビデオレコーダ、移動体通信機等の分野で、樹脂モールドタイプのチップインダクタや固定コイル等の部品の需要が急速に拡大しつつある。このような分野における製品には、小型、軽量、高精度等の機能が要求され、これに伴い上記部品に対する、狭公差化・高信頼性化への要求が大きくなっている。
【０００３】
ところでこれらの部品のコア材料には、一般にフェライトが用いられている。樹脂モールドタイプのインダクタ部品では、樹脂モールドによってコアに圧縮応力が生じ、この圧縮応力の値に応じて、フェライトは、インダクタンス値が変化する。従って、樹脂モールドタイプのインダクタ部品では、インダクタンス公差の小さい高品質の部品を得ることが困難となる。
【０００４】
このため、外力が加わった場合インダクタンス変化の小さい、すなわち、抗応力特性の良好なフェライトが望まれている。また、インダクタンス部品を利用する機器の信頼性を高くするためには、インダクタンス部品自体の信頼性を高めること、具体的には、インダクタンス部品に用いるフェライト温度特性を小さくすることが重要である。
【０００５】
このような要求に応じて、従来よりこの分野における種々の改良技術の提案がなされている。すなわち、特開平５−３２６２４３号公報には、Ｃｏ3Ｏ4を０．０５〜０．６０ｗｔ％、Ｂｉ2Ｏ3を０．５〜２ｗｔ％、ＳｉＯ2とＳｎＯ2の合計量を０．１０〜２．００ｗｔ％添加したＮｉＣｕＺｎ系フェライトの提案がなされている。しかしながらこのものは、ＺｎＯの含有量が少ないために２００以上の高い初透磁率が得られない。
【０００６】
また、ＪＰ特許第２６７９１６号公報には、Ｃｏ3Ｏ4を０．０５〜０．６０ｗｔ％、Ｂｉ2Ｏ3を３〜５ｗｔ％、ＳｉＯ2を０．１０〜２．００ｗｔ％添加したＮｉＣｕＺｎ系フェライトの提案がなされている。しかしながら、このものにおいてもやはり、ＺｎＯの含有量が少ないために２００以上の高い初透磁率が得られない。
【０００７】
また、特開平１−１０３９５３号公報には、Ｂｉ2Ｏ3を０．０５〜２ｗｔ％、ＳｉＯ2を０〜１ｗｔ％添加するとともに、ＭｇＯやＭｎ酸化物を添加したＮｉＺｎ系フェライトの提案がなされている。このものは、耐熱衝撃性の改善は見られるものの、温度特性が十分とは言えない。
【０００８】
また、特開平１−２２８１０８号公報には、応力緩和構造を構成させるためにＳｉＯ2を０．０３ｗｔ％以下、ＭｎＯを０．１ｗｔ％以下、Ｂｉ2Ｏ3を０．１ｗｔ％以下、ＭｇＯを０．１ｗｔ％以下添加したＮｉＣｕＺｎ系フェライトの提案がなされている。しかしながら、このものは、Ｂｉ2Ｏ3の添加量が少ないために抗応力特性が十分とは言えない。
【０００９】
また、特開平８−３２５０５６号公報には、荷重が加わった時のインダクタンスの変動を極めて小さくしてしかも高周波でのＱ値を高くするために、添加組成としてＣｏＯ、Ｂｉ2Ｏ3、ＳｉＯ2を添加したＮｉ−Ｚｎ系フェライト材料が開示されている。
【００１０】
しかしながら、当該公報に開示の実施例に見られるように、その実施例の主組成は、本願発明の主組成範囲を外れており、また、添加組成として本願のＭｇＯを含むものではない。そのため、品質係数Ｑの値が低くなってしまう傾向にある。
【００１１】
また、従来のＢｉ2Ｏ3を添加した初透磁率が高いＮｉＣｕＺｎフェライトにおいては粒径が大きいため、低温度係数でＱが高く高強度のフェライト部品を得ることができなかった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
このような実状のもとに本発明は創案されたものであり、その目的は、上記の問題点を解決し、２００以上の高い初透磁率を持ちながら温度特性が良好で、品質係数Ｑ値が高く、高強度なＮｉＣｕＺｎ系フェライト材料を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
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Ｆｅ2Ｏ3が４７．０〜５０．０モル％、Ｍｎ2Ｏ3が０．３〜１．５モル％、ＣｕＯが２．０〜８．０モル％、ＺｎＯが３０．１〜３３．０モル％、ＮｉＯが残部モル％含有されて構成されるＮｉＣｕＺｎ系のフェライト材料であって、この主成分に対して、Ｂｉ2Ｏ3が０．５〜６．０重量％、ＳｉＯ2が０．１〜２．０重量％、ＭｇＯが０．０５〜１．０重量％含有されてなるように構成される。
【００１４】
また、好ましい態様として、本発明は、前記主成分に対して、さらにＣｏＯが０．０５〜０．６重量％添加されてなるように構成される。
【００１７】
また、本発明は、初透磁率μｉ≧２００の特性を備えてなるように構成される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のフェライト材料について詳細に説明する。本発明のフェライト材料は、ＮｉＣｕＺｎ系のフェライト材料であって、その実質的な主成分は、Ｆｅ2Ｏ3が４７．０〜５０．０モル％（特に好ましくは、４７．５〜４９．５モル％）、Ｍｎ2Ｏ3が０．３〜１．５モル％（特に好ましくは、０．３〜１．２モル％）、ＣｕＯが２．０〜８．０モル％（特に好ましくは、３．０〜７．０モル％）、ＺｎＯが３０．１〜３３．０モル％（特に好ましくは、３０．１〜３２．０モル％）、ＮｉＯが残部モル％含有されて構成される。
【００１９】
さらに本発明のフェライト材料においては、このような主成分に対して、Ｂｉ2Ｏ3が０．５〜６．０重量％（特に好ましくは、０．５〜５．０重量％）、ＳｉＯ2が０．１〜２．０重量％（特に好ましくは、０．１５〜１．５重量％）、ＭｇＯが０．０５〜１．０重量％（特に好ましくは、０．０５〜０．８重量％）添加される。
【００２０】
タルク（talc）は、焼結成分としてＳｉとＭｇを一定の割合で含有してなるために、上記のＳｉＯ2とＭｇＯの添加をタルク（talc）に置きかえることができる。その場合、上記のＳｉＯ2とＭｇＯの添加の添加量範囲を満足するためには、タルク（talc）が０．１５〜３．２重量％添加される。
【００２１】
上記の組成範囲においてＦｅ2Ｏ3が４７モル％未満となると、初透磁率が低くなるという不都合が生じ、また、Ｆｅ2Ｏ3が５０．０モル％を超えると、品質係数Ｑが低下してしまうという不都合が生じる。Ｍｎ2Ｏ3が０．３モル％未満となると初透磁率が低くなるという不都合が生じ、また、Ｍｎ2Ｏ3が１．５モル％を超えると、品質係数Ｑが低下してしまうという不都合が生じる。ＣｕＯが２．０モル％未満となると初透磁率が低くなるという不都合が生じ、また、ＣｕＯが８．０モル％を超えると、品質係数Ｑが低下してしまうという不都合が生じる。
【００２２】
ＺｎＯが３０．１モル％未満となると初透磁率が低くなるという不都合が生じ、また、３３．０モル％を超えるとキュリー点が低くなるという不都合が生じる傾向にある。
【００２３】
Ｂｉ2Ｏ3が０．５重量％未満となると焼結密度が低くなるために焼結体の強度が小さくなるという不都合が生じ、Ｂｉ2Ｏ3が６．０重量％を超えると、品質係数Ｑが低くなる傾向がある。
【００２４】
ＳｉＯ2が０．１重量％未満となると、品質係数Ｑの値が低下する傾向にある。また、ＳｉＯ2が２．０重量％を超えると、初透磁率が低くなってしまう傾向にある。
【００２５】
ＭｇＯが０．０５重量％未満となると品質係数Ｑの値が低下する傾向にある。また、ＭｇＯが２．０重量％を超えると初透磁率が低くなってしまう傾向にある。
【００２６】
上記ＳｉＯ2とＭｇＯをタルクに置き換えて言及すれば、タルクの含有量が０．１５重量％未満となると、品質係数Ｑの値が低下する傾向にあり、また、３．２重量％を超えると、初透磁率が低くなってしまう傾向にある。
【００２７】
本発明においては、前記主成分に対して、さらにＣｏＯを添加成分として、０．０２〜０．６重量％添加することができる。特に好ましくは、０．０５〜０．５重量％添加される。ＣｏＯは、主として、品質係数Ｑの向上を目的に添加されるが、添加量が多く成り過ぎて０．６重量％を超えると初透磁率が低下してしまう。
【００２８】
このような本発明のＮｉＣｕＺｎ系フェライト材料は、初透磁率μｉが２００以上の特性を備えてなるフェライト材料に関し、例えば、主に、０．１〜２．０ＭＨｚ帯において、高いＱが必要な同調用コイルなど用途に好適に用いられる。
【００２９】
本発明のフェライト材料は、例えば、所定形状のコア材に成形加工され、必要な巻線が巻回された後、樹脂モールド（樹脂被覆）され、固定インダクタ、チップインダクタ等として用いられる。これらは、例えば、テレビ、ビデオレコーダ、携帯電話や自動車電話などの移動体通信機等の各種電子機器として使用される。コアの形状は特に限定されるものではないが、例えば、外径、長さ、共に２ｍｍ以下のドラム型コアが例示できる。
【００３０】
モールド材（被覆材）として用いられる樹脂としては、熱可塑性や熱硬化性樹脂が例示できる。より具体的には、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリウレタン、フェノール樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂等が例示できる。モールド材をモールドする具体的手段としては、ディップ、塗布、吹き付け等を用いることができる。さらには、射出成形、流し込み成形等を用いても良い。
【００３１】
本発明のフェライト材料を用いたチップインダクタの構成を例示すると、当該チップインダクタは、例えば、本発明のフェライト材料を用いて両端に径の大きな鍔を備える円筒体形状に成形したコアと、このコアの胴部に巻回された巻線と、この巻線の端部と外部電気回路とを接続し、かつコアを樹脂内に固定するためのコア両端に配置された端子電極と、これらの外部を覆うように形成されたモールド樹脂とを備えて構成される。
【００３２】
次ぎに、本発明のフェライト材料を用いたフェライトの製造方法の一例について説明する。
【００３３】
まず、主成分の原料と添加物の原料が本発明の所定範囲内となるように所定量配合して混合物とする。
【００３４】
次いで、混合物を仮焼きする。仮焼きは酸化性雰囲気中、例えば、空気中で行なわれる。仮焼き温度は、８００〜１０００℃、仮焼き時間は１〜３時間とすることが好ましい。次いで、得られた仮焼物をボールミル等により所定の大きさに粉砕する。なお、この粉砕の際に、添加物の原料を添加して混合するようにしてもよい。また、添加物の原料は、仮焼き前にその一部を添加し、残部を仮焼き後に添加するようにしてもよい。
【００３５】
仮焼き物を粉砕した後、例えばポリビニルアルコール等の適当なバインダを適当量加えて、所望の形状に成形する。
【００３６】
ついで、成形体を焼成する。焼成は、酸化性雰囲気中、通常は、空気中で行なわれる。焼成温度は９５０〜１１００℃程度で、焼成温度は２〜５時間程度とされる。
【００３７】
【実施例】
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。
【００３８】
主成分としてＦｅ2Ｏ3、Ｍｎ2Ｏ3、ＮｉＯ、ＣｕＯ、およびＺｎＯ；添加成分としてＣｏＯ（必要に応じて添加）、Ｂｉ2Ｏ3、およびタルク（talc）、あるいはタルク（talc）に代えてＳｉＯ2、およびＭｇＯを下記表１に示される組成となるように所定量配合した後、ボールミルで１６時間ほど混合した。なお、表１における添加成分は主成分に対する重量％表示である。なお、タルク（talc）を用いた場合には、それに対応するＳｉＯ2、およびＭｇＯ含有量を表１中に記載している。
【００３９】
さらにこれらの混合粉を空気中９００℃で２時間仮焼きした後、ボールミルで１６時間、混合粉砕した。得られたフェライト粉に６％ポリビニルアルコール溶液を１０重量％添加し、造粒し、９８ＭＰａの圧力で加圧成形して寸法が５０ｍｍ×５ｍｍ×４ｍｍの角形成形体と、外径２０ｍｍ、内径１０ｍｍ、高さ５ｍｍの筒状体とを、それぞれ成形した。このように成形した成形体を大気中で焼成温度１０８０℃で２時間焼成して、フェライトからなる角形コアサンプルおよびトロイダルコアサンプルを得た。
【００４０】
これらの各サンプルについて、（１）相対温度係数（αμｉｒ）、（２）１００ｋＨｚにおける初透磁率（μｉ）、（３）５００ｋＨｚにおけるＱ値、および（４）焼結体の強度を測定した。
【００４１】
なお、上記（１）〜（４）の測定は以下の要領で行った。
【００４２】
（１）相対温度係数（αμｉｒ）、および（２）１００ｋＨｚにおける初透磁率（μｉ）
トロイダルコアサンプルにワイヤを２０回巻回した後、ＬＣＲメータにてインダクタンス値等を測定し、−２０℃〜＋６０℃における相対温度係数（αμｉｒ）および１００ｋＨｚにおける初透磁率（μｉ）を求めた。
【００４３】
相対温度係数（αμｉｒ）は、２点の温度間での初透磁率の変化率を表す値であり、例えば、温度Ｔ1のときの初透磁率をμｉ1とし、温度Ｔ2のときの初透磁率をμｉ2としたとき、温度範囲Ｔ1〜Ｔ2におけるαμｉｒは、
αμｉｒ＝（μｉ2―μｉ1）／μｉ12（Ｔ2-Ｔ1）で表される。
【００４４】
（３）５００ｋＨｚにおけるＱ値
トロイダルコアサンプルにワイヤを２０回巻回した後、５００ｋＨｚの周波数においてＬＣＲメータにてＱを測定した。
【００４５】
（４）強度
角形コアサンプルを用いて３点曲げ強度を測定した。
【００４６】
結果を下記表１に示した。
【００４７】
【表１】
0003692057.tif 000002
【００４８】
【表２】
0003692057.tif 000003
【００４９】
【発明の効果】
上記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Ｆｅ2Ｏ3が４７．０〜５０．０モル％、Ｍｎ2Ｏ3が０．３〜１．５モル％、ＣｕＯが２．０〜８．０モル％、ＺｎＯが３０．１〜３３．０モル％、ＮｉＯが残部モル％含有されて構成されるＮｉＣｕＺｎ系のフェライト材料であって、この主成分に対して、Ｂｉ2Ｏ3が０．５〜６．０重量％、ＳｉＯ2が０．１〜２．０重量％、ＭｇＯが０．０５〜１．０重量％添加されてなるように構成されているので、極めて温度特性が良好（温度変化に対する透磁率の変化率が小さい）で、品質係数Ｑが高く、高強度のＮｉＣｕＺｎ系フェライト材料が得られる。