(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも鉄化合物、ニッケル化合物、銅化合物および亜鉛化合物を混合した後、仮焼し、その後粉砕する工程を備えたＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライト材料の製造方法において、前記鉄化合物として比表面積が８．５ｍ2／ｇ以上のα−Ｆｅ2Ｏ3を用い、前記ニッケル化合物および亜鉛化合物としてそれぞれ比表面積が８．０ｍ2／ｇのＮｉＯ、ＺｎＯを用い、混合後の粉体の比表面積を１０．０ｍ2／ｇ以上とし、仮焼後の粉体の比表面積を６．０ｍ2／ｇ以上とし、粉砕後の粉体の比表面積を８．０ｍ2／ｇとＳ、前記α−Ｆｅ2Ｏ3、ＮｉＯおよびＺｎＯのうち少なくとも１種は、共に湿式法で合成されたものであるとともに、仮焼温度が６００℃〜７００℃であることを特徴とする、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライト材料の製造方法。
【請求項２】
前記Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライト材料は、Ｆｅ2Ｏ3が４８．０〜４９．８モル％、ＺｎＯが２０．０〜３４．０モル％、ＣｕＯが６．０〜２０．０モル％、ＮｉＯが残部、からなることを特徴とする、請求項１に記載のＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライト材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フェライト材料、特にチップインダクタ用として好適なＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライト材料の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インダクタ部品は、電子機器の電気回路用ノイズフィルターとして使用されてきた。そして、小型化、高密度実装化に対応するため、もれ磁束が少なく、かつ、占有面積が小さい、フェライトセラミック（コア）内に内部導電体を備えた構造のチップインダクタが提案され、実用化されてきた。
【０００３】
このチップインダクタは、例えば、複数のフェライト材料層とその層間に形成した導電体材料層とを同時焼成して得られる。そして、通常、チップインダクタのフェライト材料としてはＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライト材料が、また、導電体材料としては電気伝導度の大きいＡｇが用いられてきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
導電体材料としてＡｇを用いて、同時焼成で上述のチップインダクタを得る場合、Ａｇの融点は酸素平衡状態（大気中）においては９５０℃であり、９００℃以上に加熱すると加熱時間の増加に伴い、Ａｇの塑性変形が始まり、フェライト中への浸透・拡散が起る。これにより、内部導電体の断面積が減少し、直流抵抗値が増加し、消費電力が増大するという不具合が生じる。さらに、高温に加熱し、９５０℃を越えると内部導電体の一部が断線し、インダクタとしての働きを失ってしまうことになる。したがって、Ａｇを内部導電体としたチップインダクタを得るためには、９５０℃以下、より好ましくは９００℃以下の温度で焼成しなければならない。
【０００５】
しかしながら、従来、チップインダクタのコア材（フェライトセラミック）として使用されるＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライト材料は、緻密な焼結体を得るためには１０００℃以上の温度で焼成する必要があり、これ以下の温度では、十分な焼結密度が得られず、初透磁率が低かったり、気孔が多いという問題点があった。
【０００６】
また、信号成分の波形歪みを抑えるため、電気回路用ノイズフィルターの特性として、Ｒ成分の周波数曲線とＸ成分の周波数曲線の交点であるクロスポイント周波数を５ＭＨｚ以下に抑えることが要求されている。そのためには、チップインダクタのコアであるＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライトの初透磁率を１２００以上にすることが必要である。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、９００℃以下の低温で緻密に焼結でき、初透磁率が１２００以上のＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライト材料の製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライト材料の製造方法は、少なくとも鉄化合物、ニッケル化合物、銅化合物および亜鉛化合物を混合した後、仮焼し、その後粉砕する工程を備えたＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライト材料の製造方法において、前記鉄化合物として比表面積が８．５ｍ2／ｇ以上のα−Ｆｅ2Ｏ3を用い、前記ニッケル化合物および亜鉛化合物としてそれぞれ比表面積が８．０ｍ2／ｇのＮｉＯ、ＺｎＯを用い、混合後の粉体の比表面積を１０．０ｍ2／ｇ以上とし、仮焼後の粉体の比表面積を６．０ｍ2／ｇ以上とし、粉砕後の粉体の比表面積を８．０ｍ2／ｇとし、前記α−Ｆｅ2Ｏ3、ＮｉＯおよびＺｎＯのうち少なくとも１種は、共に湿式法で合成されたものであるとともに、仮焼温度が６００℃〜７００℃であることを特徴とする。
【０００９】
さらに、前記Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライト材料は、Ｆｅ2Ｏ3が４８．０〜４９．８モル％、ＺｎＯが２０．０〜３４．０モル％、ＣｕＯが６．０〜２０．０モル％、ＮｉＯが残部、からなることを特徴とする。
【００１０】
ここで上記した範囲に限定したのは、次のような理由による。
まず、粉砕後の粉体の比表面積が８．０ｍ2／ｇ未満の場合には、粉体の反応性が低いため、９００℃以下の焼成温度では１２００以上の初透磁率を得ることができない。したがって、粉砕後の粉体の比表面積は、８．０ｍ2／ｇ以上であることが好ましい。
【００１１】
また、仮焼後の粉体の比表面積が６．０ｍ2／ｇ未満の場合には、粉体の粒成長が進みすぎており、粉砕後の比表面積を８．０ｍ2／ｇ以上にするためには、粉砕時間を通常より長くしたり、または、媒体（メディア）攪拌式の粉砕機を使用する必要がある。その結果、玉石などの媒体から混入する不純物量が増加し、焼結後のＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライトの特性を劣化させてしまう。したがって、仮焼後の粉体の比表面積は、６．０ｍ2／ｇ以上であることが好ましい。
【００１２】
また、化合物混合後の粉体の比表面積が１０．０ｍ2／ｇ未満の場合、粉体の反応性が低いため、比表面積が１０．０ｍ2／ｇ以上のものと比べて高い温度で仮焼することとなり、結果的に粉体の粒成長が進み、仮焼後の比表面積が６．０ｍ2／ｇ未満となってしまう。したがって、化合物混合後の粉体の比表面積は１０．０ｍ2／ｇ以上であることが好ましい。
【００１３】
また、鉄化合物の粉体の比表面積が８．５ｍ2／ｇ未満の場合、または、ニッケル化合物若しくは亜鉛化合物の粉体の比表面積が８．０ｍ2／ｇ未満の場合、いずれかの化合物粉体の比表面積を極端に大きくすれば、化合物混合後の粉体の比表面積を１０．０ｍ2／ｇ以上にすることが可能である。しかし、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライトの仮焼工程においては、温度上昇にともない、まず、低温領域で、Ｚｎフェライトが生成し、その後、ＣｕおよびＮｉが固溶し、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライトが生成する。したがって、鉄化合物、ニッケル化合物および亜鉛化合物のうち、いずれかの化合物の比表面積が上記値より小さい場合には、その化合物の固相反応が律速反応となり、鉄化合物の粉体の比表面積が８．５ｍ2／ｇ以上、かつ、ニッケル化合物および亜鉛化合物の粉体の比表面積が８．０ｍ2／ｇ以上の場合と比べて高い温度で仮焼する必要が生じる。その結果、粉体の粒成長が進んでしまい、仮焼後の粉体の比表面積が６．０ｍ2／ｇ未満となってしまう。したがって、鉄化合物の粉体の比表面積は、８．５ｍ2／ｇ以上が好ましく、ニッケル化合物および亜鉛化合物それぞれの粉体の比表面積は８．０ｍ2／ｇ以上が好ましい。
【００１４】
さらに、Ｎｉ―Ｃｕ―Ｚｎフェライト材料の組成に関して、Ｆｅ2Ｏ3量が４８．０モル％未満では、フェライトの飽和磁化が小さくなるため、初透磁率が１２００を下回ってしまう。一方、Ｆｅ2Ｏ3量が４９．８モル％を超えると極端に焼結性が低下し９００℃以下では焼結できなくなってしまう。また、ＣｕＯ量が６．０モル％未満では、９００℃以下の焼成温度では焼結密度が高くならない。一方、ＣｕＯ量が２０．０モル％を超えると、キュリー温度が８０℃以下となる。また、ＺｎＯ量が２０．０モル％未満では、フェリ磁性による飽和磁化が不十分となり、初透磁率が１２００を下回ってしまう。逆に、ＺｎＯ量が３４．０モル％を超えるとキュリー温度が８０℃以下となる。したがって、Ｎｉ―Ｃｕ―Ｚｎフェライト材料は、Ｆｅ2Ｏ3が４８．０〜４９．８モル％、ＺｎＯが２０．０〜３４．０モル％、ＣｕＯが６．０〜２０．０モル％、ＮｉＯが残部、であることが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライト材料の製造方法の実施の形態を、実施例に基づいて説明する。
【００１６】
（実施例）
まず、鉄化合物として比表面積が１２．０ｍ2／ｇまたは６．２ｍ2／ｇのα−Ｆｅ2Ｏ3粉体、亜鉛化合物として比表面積が４５．３ｍ2／ｇまたは４．１ｍ2／ｇのＺｎＯ粉体、およびニッケル化合物として比表面積が９．０ｍ2／ｇまたは４．１ｍ2／ｇのＮｉＯ粉体を用意した。また、銅化合物としてＣｕＯ粉体を用意した。その後、表１に示すように粉体の比表面積を選択して、これら化合物をＦｅ2Ｏ3が４８．７モル％、ＺｎＯが２６．９モル％、ＣｕＯが１０．５モル％、残りがＮｉＯとなるように秤量し、ボールミルで湿式混合し、乾燥させた。
【００１７】
次に、この混合後の粉体を表１に示す温度で仮焼した。その後、仮焼後の粉体をボールミルで湿式粉砕した。得られた粉砕後の粉体にバインダを加えて、乾燥、造粒し、プレス成形で直径２０ｍｍ、内径１０ｍｍ、高さ２ｍｍのトロイダルリングに成形した。これを８７０℃で２時間焼成して、フェライトセラミックを得た。
【００１８】
上記工程中、混合後の粉体、仮焼後の粉体、粉砕後の粉体それぞれについて、ＢＥＴ法により比表面積を測定した。また、仮焼後の粉体についてＸ線回折分析を行ない、下式により、スピネル合成度を求めた。なお、下式において、IFe104はＦｅ2Ｏ3の（１０４）面のピーク強度であり、Isp311はスピネル結晶の（３１１）面のピーク強度である。以上の結果を表１に示す。
スピネル合成度=Isp311/(IFe104+Isp311)×100  （％）。
【００１９】
仮焼後のスピネル合成度が９０％未満の場合、未反応のＦｅ2Ｏ3が多く残り、焼成時に均一なＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライトが得られず、１２００以上の初透磁率が得られない。一方、スピネル合成度が９５％を超えるまで仮焼温度を上げると、スピネル結晶の粒成長が起こり、粉体の比表面積が減少して反応性が低下し、９００℃以下の温度では十分焼結せず、初透磁率が１２００を下回ってしまう。したがって、仮焼後のスピネル合成度は、９０〜９５％の範囲内が好ましい。
【００２０】
次に、得られたフェライトセラミックについて、アルキメデス法で密度を求め、理論密度に対する相対密度（％表示）を算出した。また、インピーダンスアナライザにより初透磁率を測定した。以上の結果を表１に示す。なお、表１において、試料番号に＊印を付したものは本発明の範囲外のものであり、その他は本発明の範囲内のものである。
【００２１】
【表１】
0003580145.tif 000002
【００２２】
表１の試料番号１、２から明らかなように、鉄化合物として比表面積が８．５ｍ2／ｇ以上のα−Ｆｅ2Ｏ3粉体を用い、前記ニッケル化合物および亜鉛化合物としてそれぞれ比表面積が８．０ｍ2／ｇ以上の粉体を用い、混合後の粉体の比表面積を１０．０ｍ2／ｇ以上とし、仮焼後の粉体の比表面積を６．０ｍ2／ｇ以上とし、粉砕後の粉体の比表面積を８．０ｍ2／ｇ以上とするとともに、仮焼後のスピネル合成度を９０〜９５％とした、本発明の製造方法によるＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライト材料は、８７０℃で焼成したときの相対焼結密度は９８％以上の高い値を示す。そして、フェライトセラミックの初透磁率としては、チップインダクタのクロスポイント周波数を５ＭＨｚ以下に抑えるために必要な１２００以上が得られる。ここで、仮焼後のスピネル合成度を９０〜９５％とするためには、少なくとも仮焼温度を６００℃〜７００℃とすることが必要である。
【００２３】
これに対して、試料番号３、４のように、鉄化合物としてのα―Ｆｅ2Ｏ3粉体の比表面積が８．５ｍ2／ｇ以上であって、亜鉛化合物としてのＺｎＯ粉体およびニッケル化合物としてのＮｉＯ粉体の比表面積が、ともに８．０ｍ2／ｇ未満の場合には、仮焼温度を７００℃以下と低くすることにより、仮焼後の粉体の比表面積を６．０ｍ2／ｇ以上に、さらには粉砕後の粉体の比表面積を８．０ｍ2／ｇ以上にすることができるが、スピネル合成度が９０％未満にとどまり、１２００以上の初透磁率が得られず好ましくない。
【００２４】
このように、ＺｎＯ粉体およびＮｉＯ粉体の比表面積が、ともに８．０ｍ2／ｇ未満の場合、試料番号５〜７のように、仮焼温度を７５０℃以上に高くすると、スピネル合成度を高めることができるものの、１２００以上の初透磁率が得られず好ましくない。
【００２５】
また、試料番号８〜１２のように、α―Ｆｅ2Ｏ3粉体の比表面積が８．５ｍ2／ｇ未満であって、ＺｎＯ粉体およびＮｉＯ粉体の比表面積がともに８．０ｍ2／ｇ未満の場合には、仮焼温度を上下させても、６．０ｍ2／ｇ以上の比表面積を有する仮焼後の粉体を得ることができない。また、仮焼温度を上げることにより、スピネル合成度を高めることができるが、粉体の反応性が低くなる。このため、相対焼結密度を高めることができず、１２００以上の初透磁率を得ることができず好ましくない。
【００２６】
さらに、試料番号１３のように、仮焼後の粉体の比表面積が６．０ｍ2／ｇ以上、粉砕後の粉体の比表面積が８．０ｍ2／ｇ以上と大きい場合でも、仮焼後のスピネル合成度が９０〜９５％外であって低い場合は、１２００以上の初透磁率が得られず好ましくない。また、試料番号１４、１５のように、仮焼後の粉体の比表面積が６．０ｍ2／ｇ未満、粉砕後の粉体の比表面積が８．０ｍ2／ｇ未満と小さく、仮焼後のスピネル合成度が９５％を超えて高すぎる場合は、相対焼結密度を高めることができず、１２００以上の初透磁率を得ることができず好ましくない。
【００２７】
なお、上記実施例では、鉄化合物としてα−Ｆｅ2Ｏ3粉体を、亜鉛化合物としてＺｎＯ粉体を、ニッケル化合物としてＮｉＯ粉体をそれぞれ用いたが、これら粉体としては、細かい粉体が得られるため粉砕工程を簡略化することが可能な湿式法で合成されたものが、不純物の混入による特性劣化を防ぐために、より好ましい。
【００２８】
さらに、銅化合物として用いる酸化銅原料は、比表面積が４．０ｍ2／ｇ以上のものが、均一な反応性を得るために、より好ましい。
【００２９】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、９００℃以下の低温で緻密に焼結でき、初透磁率が１２００以上の高透磁率のＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライト材料を得ることができる。
【００３０】
従って、本発明によって得られるＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライト材料は、クロスポイント周波数を５ＭＨｚ以下に抑えたチップインダクタ用として最適である。