(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェライト粒子が単磁区粒子となるような粒径のフェライト粉末と樹脂とを含み、前記フェライト粉末は、コバルト置換Ｙ型六方晶フェライト（２ＢａＯ・２ＣｏＯ・６Ｆｅ２  Ｏ３  ）からなり、前記フェライト粉末が前記樹脂中に分散されている、複合磁性材料。
【請求項２】
フェライト粒子が単磁区粒子となるような粒径のフェライト粉末と樹脂とを含み、前記フェライト粉末は、コバルト置換Ｚ型六方晶フェライト（３ＢａＯ・２ＣｏＯ・１２Ｆｅ２  Ｏ３  ）からなり、前記フェライト粉末が前記樹脂中に分散されている、複合磁性材料。
【請求項３】
２ＧＨｚにおける透磁率が１ＭＨｚにおける透磁率の９０％以上の値を示すものである、請求項１または２に記載の複合磁性材料。
【請求項４】
比抵抗が１０７  Ω・ｃｍ以上である、請求項１ないし３のいずれかに記載の複合磁性材料。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の複合磁性材料からなる磁性体を備える、インダクタ素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、フェライト粉末と樹脂とを含む複合磁性材料およびそれを用いて構成されるインダクタ素子に関するもので、特に、高周波用途の電子部品において有利に用いられる複合磁性材料およびインダクタ素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話機、無線ＬＡＮ等の移動体通信機に備える高周波回路において、インピーダンス・マッチング用、共振用、あるいはチョーク用として、数ＧＨｚまでの周波数をカバーする空芯コイル構造のインダクタ素子、たとえばチップインダクタが使用されている。
【０００３】
しかしながら、空芯コイルは、非磁性材料を磁芯として巻き線を施すか、非磁性材料の上にコイルパターンを形成したものであるため、所望のインダクタンスを得るためには、コイルの巻き数を多くしなければならず、小型化を進めるという点で制約となっていた。また、巻き数に比例して巻き線の抵抗も大きくなるため、高いＱ（利得）を持つインダクタが得られないという問題も抱えていた。
【０００４】
これらの問題を解決するために、高周波用フェライトを磁芯として用いたインダクタも検討されてきた。フェライト磁芯を用いることによって、磁芯材料の透磁率に応じて、コイルの巻き数を減らすことが可能となり、小型化を実現できる。
【０００５】
上述した高周波用フェライトとして、ｃ面内に磁化容易軸を持つ六方晶フェライトがあり、このように面内磁気異方性を有する六方晶フェライトを総称してフェロックスプレーナ型フェライトと呼んでいる。フェッロクスプレーナ型フェライトは、スピネル系フェライトに比べ、異方性定数が大きく、透磁率が周波数限界（スネークの限界）を超えることが知られている。
【０００６】
しかしながら、上述のように、高周波特性に最も優れていると言われているフェロックスプレーナ型フェライト焼結体を用いても、磁壁運動に起因する周波数緩和現象があり、高いＱを維持できる周波数は高々３００ＭＨｚ程度までであった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、この発明の目的は、数ＭＨｚから数ＧＨｚの周波数帯において、非磁性材料と比較して大きな透磁率を持ち、かつ、数ＧＨｚの周波数帯まで比較的高い利得Ｑを維持し得る、磁性材料を提供しようとすることである。
【０００８】
この発明の他の目的は、上述した磁性材料を用いることによって、小型でかつ高いＱを与え得る、インダクタ素子を提供しようとすることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
フェライト焼結体材料は、交流磁界において、低周波から高周波に向かって、磁壁運動緩和を経て回転磁化共鳴に到達する、という磁化機構を有している。磁性材料のＱの周波数特性という点から見ると、磁壁運動緩和が起こる周波数でＱが急激に低下した後、回転磁化共鳴点に向かってさらに低下していく。
【００１０】
数ＧＨｚの周波数帯まで高いＱを保つためには、まず磁壁運動を完全に止め、その上で回転磁化共鳴周波数を数ＧＨｚよりも高い周波数に移す必要がある。
【００１１】
種々の研究の結果、フェライト粒子の１つずつが単磁区粒子となるような粒径のフェライト粉末を非磁性マトリックス中に分散させることにより、磁壁運動によるＱの劣化を完全に止められることが確認された。
【００１２】
以上のことから、フェライト粉末を高濃度に樹脂中に分散させた複合フェライト材料とすることによって、これが高周波インダクタ用磁芯として好適な特性を与え得ることに着目し、この発明をなすに至ったものである。
【００１３】
すなわち、この発明は、フェライト粒子が単磁区粒子となるような粒径のフェライト粉末と樹脂とを含む、複合磁性材料に向けられるものであって、この複合磁性材料は、コバルト置換Ｙ型六方晶フェライト（２ＢａＯ・２ＣｏＯ・６Ｆｅ２  Ｏ３  ）、ないし、コバルト置換Ｚ型六方晶フェライト（３ＢａＯ・２ＣｏＯ・１２Ｆｅ２  Ｏ３  ）からなる、フェライト粉末を含み、これを樹脂中に分散させたものであることを特徴としている。
【００１４】
前述のように、フェロックスプレーナ型フェライトであっても、焼結体のままでは、３００ＭＨｚまでしか高いＱを維持できないが、この発明のように、コバルト置換Ｙ型六方晶フェライトまたはコバルト置換Ｚ型六方晶フェライトを粉砕して樹脂中に分散させることによって、１〜２ＧＨｚまで高いＱを維持することができる。
【００１５】
この発明に係る複合磁性材料は、２ＧＨｚにおける透磁率が１ＭＨｚにおける透磁率の９０％以上の値を示すものであることが好ましい。
【００１６】
これによって、この発明に係る複合磁性材料が高周波インダクタ素子に適用されたとき、ＧＨｚ帯までインダクタンスの低下を実質的に生じないようにすることができる。
【００１７】
また、この発明に係る複合磁性材料は、比抵抗が１０７  Ω・ｃｍ以上であることが好ましい。
この発明は、また、上述したような複合磁性材料からなる磁性体を備える、インダクタ素子にも向けられる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の一実施形態によるインダクタ素子１の外観を示す斜視図である。図１において、インダクタ素子１は、その一部において破断されて示されている。
【００１９】
インダクタ素子１は、チップインダクタを構成するもので、円柱状の磁芯２を備えている。磁芯２の外周面上には、被覆の施された巻き線３が巻回されている。磁芯２の各端部には、金属からなるキャップ状の端子部材４および５が被せられる。
【００２０】
巻き線３は、その両端部において被覆が剥がされ、このように被覆が剥がされた一方端部が一方の端子部材４に、同じく他方端部が他方の端子部材５にそれぞれ電気的に接続される。
【００２１】
この発明に係る複合磁性材料は、たとえば、上述したようなインダクタ素子１に備える磁芯２を構成するための材料として、あるいは、他の構造のインダクタ素子に備える磁性体として有利に用いることができる。
【００２２】
この発明に係る複合磁性材料は、コバルト置換Ｙ型六方晶フェライト（２ＢａＯ・２ＣｏＯ・６Ｆｅ２  Ｏ３  ）からなる粉末、またはコバルト置換Ｚ型六方晶フェライト（３ＢａＯ・２ＣｏＯ・１２Ｆｅ２  Ｏ３  ）からなり、フェライト粒子が単磁区粒子となるような粒径のフェライト粉末を含み、これを樹脂中に分散させたものである。また、この複合磁性材料は、２ＧＨｚにおける透磁率が１ＭＨｚにおける透磁率の９０％以上の値を示すものとされる。
【００２３】
複合磁性材料に含まれる樹脂は、複合磁性材料をもって構成されるインダクタ素子に対してリフロー法による半田付けが適用される場合には、このリフロー温度（約２６０℃）において耐熱性を有するものであることが好ましい。
【００２４】
このような樹脂の例として、熱可塑性樹脂では、液晶ポリマー、ポリフェニレンサルファイド、ポリアミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミド、ポリスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、シンジオタクチックポリスチレン等が挙げられ、熱硬化性樹脂では、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド、ジアリルフタレート樹脂等が挙げられる。熱硬化性樹脂に関しては、溶剤希釈したものでもよい。なお、ＧＨｚ帯まで誘電率および誘電損失の低い樹脂がなお好ましい。
【００２５】
また、この発明に係る複合磁性材料において、表面処理剤、分散剤、難燃剤等の添加剤を添加してもよい。このような添加剤としては、ＧＨｚ帯における磁気的特性を低下させたり、インダクタにおいて用いた場合のＱ値を大幅に低下させたりしなければ、どのようなものを用いてもよい。
【００２６】
なお、表面処理剤の添加に関しては、これによる前処理をフェライト粉末に対して施しても、フェライト粉末を樹脂と混合する際に、これを同時に添加するインテグラルブレンドによる添加を採用してもよい。
【００２７】
また、コバルト置換Ｙ型六方晶フェライト粉末やコバルト置換Ｚ型六方晶フェライト粉末の各々の作製方法、およびフェライト粉末と樹脂との混合・混練方法については、フェライト粉末の磁気的特性および複合磁性材料の磁気的特性に悪影響を及ぼさない限り、限定されるものではなく、いずれの方法を採用してもよい。
【００２８】
以下に、この発明に係る複合磁性材料を実施例に基づいて説明する。
【００２９】
【実施例】
（実施例１）
炭酸バリウム（ＢａＣＯ３  ）、酸化コバルト（Ｃｏ３  Ｏ４  ）および酸化鉄（Ｆｅ２  Ｏ３  ）を原料とし、これらをボールミルにて湿式混合した後、大気中において１２００〜１３００℃の温度で焼成し、さらに、ボールミルにて湿式粉砕することによって、３ＢａＯ・２ＣｏＯ・１２Ｆｅ２  Ｏ３  の化学組成比を有するコバルト置換Ｚ型六方晶フェライト粉末を作製した。そして、このフェライト粉末とエポキシ樹脂とを同体積で混練し、複合磁性材料を作製した。
【００３０】
（実施例２）
炭酸バリウム（ＢａＣＯ３  ）、酸化コバルト（Ｃｏ３  Ｏ４  ）および酸化鉄（Ｆｅ２  Ｏ３  ）を原料とし、これらをボールミルにて湿式混合した後、大気中において１０００〜１２００℃の温度で焼成し、さらに、ボールミルにて湿式粉砕することによって、２ＢａＯ・２ＣｏＯ・６Ｆｅ２  Ｏ３  の化学組成比を有するコバルト置換Ｙ型六方晶フェライト粉末を作製した。そして、このフェライト粉末とエポキシ樹脂とを同体積で混練し、複合磁性材料を作製した。
【００３１】
（比較例１）
酸化ニッケル（ＮｉＯ）および酸化鉄（Ｆｅ２  Ｏ３  ）を原料とし、これらをボールミルにて湿式混合した後、大気中において９００〜１０００℃で焼成し、さらに、ボールミルにて湿式粉砕した。次に、得られた粉末をプレス成形し、大気中において１２００〜１３００℃の温度で焼成することによって、ＮｉＯ・Ｆｅ２  Ｏ３  の化学組成比を有するスピネル型フェライト焼結体を作製した。
【００３２】
（比較例２）
炭酸バリウム（ＢａＣＯ３  ）、酸化コバルト（Ｃｏ２  Ｏ３  ）および酸化鉄（Ｆｅ２  Ｏ３  ）を原料とし、これらをボールミルにて湿式混合した後、大気中において１２００〜１３００℃の温度で焼成し、さらに、ボールミルにて湿式粉砕した。次いで、得られた粉末をプレス成形し、大気中において１２００〜１３００℃で焼成することによって、３ＢａＯ・２ＣｏＯ・１２Ｆｅ２  Ｏ３  の化学組成比を有するコバルト置換Ｚ型六方晶フェライト焼結体を作製した。
【００３３】
（比較例３）
炭酸バリウム（ＢａＣＯ３  ）、酸化コバルト（Ｃｏ２  Ｏ３  ）および酸化鉄（Ｆｅ２  Ｏ３  ）を原料とし、これらをボールミルにて湿式混合した後、大気中において１０００〜１２００℃の温度で焼成し、さらに、ボールミルにて湿式粉砕した。次いで、得られた粉末をプレス成形し、大気中において１０００〜１２００℃の温度で焼成することによって、２ＢａＯ・２ＣｏＯ・６Ｆｅ２  Ｏ３  の化学組成比を有するコバルト置換Ｙ型六方晶フェライト焼結体を作製した。
【００３４】
以上のように作製された実施例１および２ならびに比較例１、２および３の各々に係るフェライト試料について、Ｓ−パラメータ法にて、磁気的特性を測定するとともに、比抵抗を評価した。磁気的特性については、内径が３ｍｍで外径が７ｍｍの円筒形状の試料とし、１ＭＨｚ、１ＧＨｚおよび２ＧＨｚの各々の周波数において、Ｎｉｃｈｏｌｓｏｎ−Ｒｏｓｓ  Ｗｅｉｒ法によって、複素透磁率の実数部μ’と虚数部μ”とを測定するとともに、これら双方の値からＱ値を算出した。
【００３５】
表１には、実施例１および２ならびに比較例１ないし３の各々についての試料の概略とともに、周波数１ＭＨｚ、１ＧＨｚおよび２ＧＨｚのそれぞれにおける透磁率（複素透磁率の実数部μ’）、周波数２ＧＨｚにおけるＱ値、ならびに比抵抗が示されている。
【００３６】
【表１】
0003551863.tif 000002
【００３７】
表１に示すように、実施例１および２によれば、ＧＨｚ帯まで透磁率が低下せず、また、高いＱ値を維持することができる。また、実施例１および２では、２ＧＨｚにおける透磁率は、１ＭＨｚにおける透磁率の９０％以上、すなわち１００％の値を示している。また、実施例１および２によれば、１０７  Ω・ｃｍの比抵抗が得られている。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、コバルト置換Ｙ型六方晶フェライト粉末またはコバルト置換Ｚ型六方晶フェライト粉末を樹脂中に分散させることにより、ＧＨｚ帯まで透磁率が低下せず、また、高いＱ値を維持することができる磁性複合材料を得ることができる。
【００３９】
したがって、このような磁性材料を用いることによって、ＧＨｚ帯まで使用可能なインダクタ素子を提供することが可能となり、このようなインダクタ素子の小型化を図るとともに、インダクタ素子において高いＱ値を与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態によるインダクタ素子１を示す斜視図であり、その一部を破断して示している。
【符号の説明】
１  インダクタ素子
２  磁芯（磁性体）
３  巻き線
【図１】
0003551863.tif 000003