(57)【要約】【課題】  標準温度状態(23℃)における比抵抗が大きいだけでなく、0℃から100℃の幅広い温度範囲において、低周波から高周波まで高い初透磁率μiを示すMn−Co−Zn系フェライトとその製造方法を提案する。【解決手段】  Fe2Ｏ3：45.0〜50.0mol％未満、CoＯ：0.5〜4.0mol％、ZnＯ：15.5〜24.0mol％、残部：MnＯからなり、不純物として、Ｐ：50massppm未満、Ｂ：20massppm未満、Ｓ：30massppm未満およびCl：50massppm未満である成分組成を有する２種類以上の造粒粉を、金型内に層状に分別装入して２層以上からなる積層体とし、この分別装入に際し、この積層体に磁場を印加した際の磁束線の向きと、上記各層の境界面とが平行するように積層し、次いで、加圧して成形し、焼成することにより、０℃〜100℃における初透磁率μiが100ｋＨzで3000以上、５ＭＨzで100以上の特性を示し、しかも23℃における直流比抵抗ρが10Ωｍ以上である特性を有するMn−Co−Zn系フェライトを得る。【選択図】    図１
2006273673.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Fe2Ｏ3：45.0〜50.0mol％未満、CoＯ：0.5〜4.0mol％、ZnＯ：15.5〜24.0mol％、残部：MnＯからなり、不純物として含まれるＰ：50massppm未満、Ｂ：20massppm未満、Ｓ：30massppm未満およびCl：50massppm未満の含有を許容する成分組成のフェライトを２層以上に積層した積層体からなり、この積層体は、磁場を印加した際の磁束線の方向と、上記各層の境界面とが平行する関係に積層され、かつ０℃〜100℃における初透磁率μiが100ｋＨzで3000以上、５ＭＨzで100以上の特性を示し、しかも23℃における直流比抵抗ρが10Ωｍ以上である特性を有することを特徴とするMn−Co−Zn系フェライト。
【請求項２】
積層体を構成する上記フェライトのいずれか少なくとも一層中には、CaＯ：0.005〜0.200mass％、SiＯ2：0.001〜0.050mass％のうちから選ばれる１種または２種の添加成分を含有することを特徴とする請求項１に記載のMn−Co−Zn系フェライト。
【請求項３】
積層体を構成する上記フェライトのいずれか少なくとも一層中には、ZrＯ2：0.005〜0.100mass％、Ta2Ｏ5：0.005〜0.100mass％、HfＯ2：0.005〜0.100mass％、Nb2Ｏ5：0.005〜0.100mass％のうちから選ばれる１種または２種以上の添加成分を含有することを特徴とする請求項１または２に記載のMn−Co−Zn系フェライト。
【請求項４】
Fe2Ｏ3：45.0〜50.0mol％未満、CoＯ：0.5〜4.0mol％、ZnＯ：15.5〜24.0mol％、残部：MnＯからなり、不純物として、Ｐ：50massppm未満、Ｂ：20massppm未満、Ｓ：30massppm未満およびCl：50massppm未満である成分組成を有する２種類以上の造粒粉を、金型内に層状に分別装入して２層以上からなる積層体とし、この分別装入に際し、この積層体に磁場を印加した際の磁束線の向きと、上記各層の境界面とが平行するように積層し、次いで、加圧して成形し、焼成することを特徴とするMn−Co−Zn系フェライトの製造方法。
【請求項５】
各層を構成する上記造粒粉のいずれか少なくとも１つ以上には、CaＯ：0.005〜0.200mass％、SiＯ2：0.001〜0.050mass％のうちから選ばれる１種または２種の添加成分を含有することを特徴とする請求項４に記載のMn−Co−Zn系フェライトの製造方法。
【請求項６】
各層を構成する上記造粒粉のいずれか少なくとも１つ以上には、ZrＯ2：0.005〜0.100mass％、Ta2Ｏ5：0.005〜0.100mass％、HfＯ2：0.005〜0.100mass％、Nb2Ｏ5：0.005〜0.100mass％のうち殻選ばれる１種または２種以上の添加成分を含有することを特徴とする請求項４または５に記載のMn−Co−Zn系フェライトの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源トランスやパルストランス、ノイズフィルタ等のコアに用いられるMn−Co−Zn系フェライトに関し、特に、0℃から100℃の幅広い温度範囲において高い初透磁率を示すと共に、大きな比抵抗を有するMn−Co−Zn系フェライトに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
軟磁性酸化物磁性材料の代表的なものとしては、Mn−Zn系フェライトを挙げることができる。このMn−Zn系フェライトは、他の酸化物磁性材料と比較して、損失が低くて飽和磁束密度が高くしかも高い初透磁率を容易に得ることができるという優れた特長があり、これらの特性を活かして、低損失、高飽和磁束密度フェライトは、主に電源トランスのコア等に、高透磁率フェライトは主にパルストランスやノイズフィルタ用のコア等に用いられている。
【０００３】
しかし、従来のMn−Zn系フェライトは、主成分中に、Fe2+を約２mass％以上含むのが普通である。このFe2+は、Fe3+との間で電子の授受を起こすため、Fe2+を多く含むMn−Zn系フェライトは、比抵抗が0.1Ωｍ程度の非常に小さな値に止まる。そのため、使用する周波数領域が高くなると、フェライト内を流れる渦電流が増加して損失が急増する。また、初透磁率μiは、ｋＨz領域の低い周波数では高い値を示すが、数ＭＨzでほぼピークを迎え、それ以上の周波数領域では低下の一途をたどる。そのため、５ＭＨz以上の周波数領域には対応できないという問題がある。
【０００４】
上記のような理由から、５ＭＨz以上の周波数領域で使用されるフェライトには、Ni−Zn系フェライトが主に用いられている。その理由として、Ni−Zn系フェライトは、Mn−Zn系フェライトの約１万倍の105Ωｍ以上という高い比抵抗を有し、渦電流損失の影響が小さいため、Mn−Zn系フェライトよりも、高い周波数領域まで初透磁率を高く保つことができるからである。しかし、Ni−Zn系フェライトで得られる初透磁率は、ｋＨz程度の周波数領域では高々2000程度であり、Mn−Zn系フェライトよりも低いという欠点がある。
【０００５】
そこで、Mn−Zn系フェライトの比抵抗を上昇させ、渦電流損失を抑制することで、より高周波領域まで高い初透磁率を保持する研究が、かねてから行われてきた。例えば、特許文献１，２には、原料中のFe2Ｏ3成分を50mol％未満として、Fe2+含有量を減らし、比抵抗を高めたMn−Zn系フェライトが開示されている。また、特許文献３，４には、上記技術に、さらに正の磁気異方性を持つCoＯを添加することにより、磁気特性を改善する技術が開示されている。さらに、特許文献５には、Fe2Ｏ3成分を50mol％未満に規定した上で、初透磁率の温度特性を改善する技術が開示されている。
【特許文献１】特開平０７−２３０９０９号公報
【特許文献２】特開２０００−２７７３１６号公報
【特許文献３】特開２００１−２２０２２１号公報
【特許文献４】特開２００３−０５９７１２号公報
【特許文献５】特公昭５２−００４７５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１〜４の技術は全て、ＪＩＳ Ｃ ２５６１に規定されている標準温度状態(15〜35℃)における初透磁率の上昇を目的に開発されたものである。そのため、これらの技術では、初透磁率の温度変化については、検討が一切なされていない。また、特許文献５の技術で得られるフェライトは、先述した標準温度状態における100ｋＨzでの初透磁率μiは、最大でも1800でしかない。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、標準温度状態(23℃)における比抵抗が大きいだけでなく、0℃から100℃の幅広い温度範囲において、低周波から高周波まで高い初透磁率μiを示すMn−Co−Zn系フェライトとその製造方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明者らは、上記課題を解決するために、Fe2+の代わりに、正の磁気異方性を有するCoＯを添加したMn−Co−Zn系フェライトの主成分の組成範囲とその主成分中に含まれる不純物量ならびに上記フェライトが有する構造が、初透磁率および比抵抗に及ぼす影響について検討を重ねた。その結果、主成分であるFe2Ｏ3，CoＯ，ZnＯおよびMnＯの組成を適正範囲とし、かつ含まれる不純物(Ｐ，Ｂ，ＳおよびCl)の量を規制した２種以上の原料粉(造粒粉)を用いて、２層以上に積層した積層体からなると共に、上記積層体は、磁場を印加した際の磁束線の方向と、上記各層の境界面とが平行する関係に積層されたフェライトとすることにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。
【０００９】
すなわち、本発明は、Fe2Ｏ3：45.0〜50.0mol％未満、CoＯ：0.5〜4.0mol％、ZnＯ：15.5〜24.0mol％、残部：MnＯからなり、不純物として含まれるＰ：50massppm未満、Ｂ：20massppm未満、Ｓ：30massppm未満およびCl：50massppm未満の含有を許容する成分組成のフェライトを２層以上に積層した積層体からなり、この積層体は、磁場を印加した際の磁束線の方向と、上記各層の境界面とが平行する関係に積層され、かつ０℃〜100℃における初透磁率μiが100ｋＨzで3000以上、５ＭＨzで100以上の特性を示し、しかも23℃における直流比抵抗ρが10Ωｍ以上である特性を有することを特徴とするMn−Co−Zn系フェライトである。
【００１０】
本発明におけるフェライトは、上記積層体を構成するフェライトのいずれか少なくとも一層中に、下記Ａ，Ｂ群から選ばれる１以上の添加成分を含有することを特徴とする。
Ａ群  CaＯ：0.005〜0.200mass％、SiＯ2：0.001〜0.050mass％のうちから選ばれる１種または２種
Ｂ群  ZrＯ2：0.005〜0.100mass％、Ta2Ｏ5：0.005〜0.100mass％、HfＯ2：0.005〜0.100mass％、Nb2Ｏ5：0.005〜0.100mass％のうちから選ばれる１種または２種以上
【００１１】
また、本発明は、Fe2Ｏ3：45.0〜50.0mol％未満、CoＯ：0.5〜4.0mol％、ZnＯ：15.5〜24.0mol％、残部：MnＯからなり、不純物として、Ｐ：50massppm未満、Ｂ：20massppm未満、Ｓ：30massppm未満およびCl：50massppm未満である成分組成を有する２種類以上の造粒粉を、金型内に層状に分別装入して２層以上からなる積層体とし、この分別装入に際し、この積層体に磁場を印加した際の磁束線の向きと、上記各層の境界面とが平行するように積層し、次いで、加圧して成形し、焼成することを特徴とするMn−Co−Zn系フェライトの製造方法を提案する。
【００１２】
本発明の製造方法において、各層を構成する上記造粒粉のいずれか少なくとも１つ以上には、下記Ａ，Ｂ群から選ばれる１以上の添加成分を含有することを特徴とする。
Ａ群；CaＯ：0.005〜0.200mass％、SiＯ2：0.001〜0.050mass％のうちから選ばれる１種または２種
Ｂ群；ZrＯ2：0.005〜0.100mass％、Ta2Ｏ5：0.005〜0.100mass％、HfＯ2：0.005〜0.100mass％、Nb2Ｏ5：0.005〜0.100mass％のうちから選ばれる１種または２種以上
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、主成分であるFe2Ｏ3，CoＯ，ZnＯおよびMnＯの組成を適正範囲とし、かつ含まれる不純物(Ｐ，Ｂ，ＳおよびCl)の量を規制した２種以上の原料粉(造粒粉)を用いて、２層以上に積層した積層体からなると共に、上記積層体は、磁場を印加した際の磁束線の方向と、上記各層の境界面とが平行する関係に積層されたフェライトとすることにより、０℃〜100℃間の温度領域において、初透磁率μiが100ｋＨzで3000以上かつ５ＭＨzで100以上であり、なおかつ、標準温度状態(23℃)における直流比抵抗ρが10Ωｍ以上であるMn−Co−Zn系フェライトを提供することができる。また、本発明によれば、上記フェライトの原料粉(造粒粉)にCaＯ，SiＯ2のうちから選ばれる１種または２種、あるいはさらに、ZrＯ2、Ta2Ｏ5、HfＯ2およびNb2Ｏ5のうちから選ばれる１種または２種以上を適量添加することにより、上記特性をさらに改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
発明者らは、Fe2Ｏ3成分を50mol％未満としてFe2+含有量を減少させたMn−Co−Zn系フェライトにおいて、異常粒成長が出現しやすいことに着目した。この異常粒成長は、何らかの原因により、局部的に粒成長のバランスが崩れたために起こる現象であり、特に、粉末冶金法を用いたフェライト製造においてしばしば見られる現象である。異常粒成長した結晶粒内には、不純物や格子欠陥等、磁壁の移動を大きく妨げる物質が混入しており、同時に、結晶粒界の形成が不十分となることから、比抵抗や磁気特性が劣化する原因となる。
【００１５】
そこで、発明者らは、フェライト原料、中でも主成分であるFe2Ｏ3原料の大半が、製鉄工程で発生するスケールから製造したものであることに着目し、Fe2Ｏ3原料中に不可避に混入しているスケール由来の不純物と上記異常粒成長との関連を調査した。その結果、スケール由来の不純物(Ｐ，Ｂ，ＳおよびCl)を多く含むFe2Ｏ3原料から製造されたフェライトは、異常粒成長を起こし易く、磁気特性や比抵抗等の諸特性が悪化する傾向があることを新たに見出した。
【００１６】
この点について、上述した特許文献１，３および４の技術では、かような不純物量の影響については何ら配慮がされていないため、これらの技術に従うだけでは、本発明が目的とする特性を有するフェライトを得ることはできない。また、特許文献２の技術では、Ｐ以外の不純物については何ら検討していないため、同様の問題がある。さらに、特許文献５の技術では、上記技術と同様、不純物について何らの考慮もしていない。そのたため、標準温度状態における100ｋＨzでのμiが最大でも2000未満にとどまっていたと考えられる。
【００１７】
また、発明者らは、上記のように不純物の量を制限したFe2Ｏ3が50mol％未満のMn−Co−Zn系フェライトにおいて、単に初透磁率μiの高周波特性を改善するだけでなく、その温度特性を改善することについても改善するべく検討を行った。その結果、不純物の量を制限したFe2Ｏ3を50mol％未満含有する、異なる成分組成を有する造粒粉を２種以上あらかじめ準備し、これらの造粒粉を、金型内に層状に分別装入して２層以上からなる積層体とすると共に、この分別装入に際し、上記積層体を構成するそれぞれ成分組成が異なる各層の境界面と、積層体に磁場を印加した際、積層体中を流れる磁束線に垂直な面との間に垂直の関係があるよう積層する、すなわち、上記積層体に磁場を印加した際の磁束線の向きと、上記各層の境界面とが平行するように積層し、次いで、加圧して成形し、焼成することにより、０℃〜100℃の温度領域において、初透磁率μiが、100ｋＨzで3000以上かつ5ＭＨzで100以上を示すと共に、23℃での直流比抵抗ρが10Ωｍ以上を有するフェライトコアを得ることができることを見出した。
【００１８】
なお、初透磁率μiの温度特性に関しては、特許文献１〜４には、記載だにされていない。また、特許文献５には、100ｋＨzでのμiの温度特性が記載されているが、μiの周波数特性に関する記載はない。したがって、５ＭＨzにおけるμiの値については不明である。
【００１９】
次に、本発明のフェライトの成分組成を、上記範囲に制限する理由について説明する。なお、本発明においては、フェライト中に含まれるFeおよびMnは、すべてFe2Ｏ3およびMnＯとして換算した。
Fe2Ｏ3：45.0〜50.0mol％未満
Fe2Ｏ3は、フェライトを構成する主成分の１つで、本発明のフェライトでは、45.0〜50.0mol％未満の範囲で含有することが必要である。Fe2Ｏ3が50.0mol％以上では、Fe2+量が増加して、比抵抗が低下するため、23℃での直流比抵抗が10Ωｍに到達しない。また、５ＭＨzにおける初透磁率μiが著しく低下する。一方、少な過ぎると、100ｋＨzでのμiの低下を招くため、最低でも45.0mol％を含有させる必要がある。好ましくは、48.0〜49.5mol％の範囲である。
【００２０】
CoＯ：0.1〜4.0mol％
CoＯは、本発明のフェライトを構成する主成分の１つであり、適量含有させることにより、100ｋＨz及び５ＭＨzにおける初透磁率を上昇させることができる。その効果を得るためには、0.1mol％以上含有することが必要である。しかし、4.0mol％を超えて添加した場合には、反対にμiの低下を招く。よって、CoＯは0.1〜4.0mol％の範囲とする。好ましくは、1.0〜2.5mol％の範囲である。
【００２１】
ZnＯ：15.5〜24.0mol％
ZnＯは、本発明のフェライトを構成する主成分の１つであり、適量含有させることにより、100ｋＨz、５ＭＨzにおける初透磁率を上昇させることができる。その効果を得るためには、ZnＯは、最低でも15.5mol％含有する必要がある。しかし、ZnＯの含有量が多くなり過ぎると、キュリー温度が100℃以下に低下し、100℃では磁性を失うため、いずれの周波数においても100℃での初透磁率を確保することができなくなる。そのため、ZnＯの上限は24.0mol％とする。好ましくは、15.5〜21.5mol％の範囲である。
【００２２】
MnＯ：残部
MnＯは、本発明のフェライトを構成する主成分の１つであり、100ｋＨzにおける初透磁率μiが3000以上という良好な磁気特性を実現するためには不可欠な主成分である。
【００２３】
Ｐ：50massppm未満、Ｂ：20massppm未満、Ｓ：30massppm未満およびCl：50massppm未満
Ｐ，Ｂ，ＳおよびClは、本発明のフェライト中に不可避に含まれる不純物であり、いずれの元素も、主としてFe2Ｏ3の原料である酸化鉄に由来する成分である。これら不純物の含有量がごく微量であれば問題はないが、ある一定量以上含まれる場合には、異常粒成長を誘発して、フェライトの諸特性に重大な悪影響を及ぼす。特に、Fe2Ｏ3含有量が50mol％未満のフェライトでは、50mol％以上のものに比べて、結晶の粒成長が進行し易く、異常粒成長も発生し易い。上記理由から、異常粒成長を抑制するために、Ｐ，Ｂ，ＳおよびClの含有量は、それぞれＰ：50massppm未満、Ｂ：20massppm未満、Ｓ：30massppm未満およびCl：50massppm未満に制限する必要がある。なお、Ｐ，Ｂ，ＳおよびClの含有量を、上記範囲に制御するには、例えば、Fe2Ｏ3やMnＯ，ZnＯ等の原料に、これらの不純物成分が少ない高純度のものを用いることが好ましい。また、ボールミル等の混合・粉砕に用いる媒体についても、磨耗による混入を防止するためには、これら不純物成分の少ないものを用いることが好ましい。
【００２４】
本発明のフェライトは、上記主成分の他に、下記の添加成分群の中から１つ以上の成分を添加することができる。
CaＯ：0.005〜0.200mass％およびSiＯ2：0.001〜0.050mass％のうちから選んだ１種または２種
CaＯおよびSiＯ2は、いずれも結晶粒界に偏析することにより、フェライトの電気抵抗を高める効果を有し、添加量の増加に伴い、23℃での直流比抵抗を大きくする。また、渦電流損失を抑制し、５ＭＨzでの初透磁率μiを上昇させる働きを有する。これらの効果を得るためには、CaＯは0.005mass％以上、SiＯ2は0.001mass％以上それぞれ添加するのが好ましい。反対に、添加し過ぎた場合には、フェライト粒内の異常粒成長を誘発して、μi、比抵抗等の諸特性が劣化するため、CaＯは0.200mass％以下、SiＯ2は0.050mass％以下とすることが望ましい。
【００２５】
ZrＯ2：0.005〜0.100mass％、Ta2Ｏ5：0.005〜0.100mass％、HfＯ2：0.005〜0.100mass％、Nb2Ｏ5：0.005〜0.100mass％のうちから選んだ１種または２種以上
ZrＯ2，Ta2Ｏ5，HfＯ2およびNb2Ｏ5は、いずれも高い融点を持つ化合物であり、Mn−Co−Zn系フェライトに添加した場合には、結晶粒を小さして、23℃での直流比抵抗を上昇させると共に、５ＭＨzでの初透磁率μiを上昇させる働きを有する。ただし、添加量が上記適正な範囲よりも少ない場合には、効果が得られず、また、多過ぎる場合には、異常粒の発生により、μi、比抵抗等の諸特性が劣化する。
【００２６】
なお、上記に説明した２群の添加成分は、それぞれ単独で添加することも有効であるが、複合して添加しても、それぞれの効果が損なわれることはない。なお、複合して添加する場合でも、異常粒成長の発生に伴う諸特性の劣化を抑えるためには、添加量は、上記範囲内に抑えることが望ましい。
【００２７】
次に、本発明のフェライトが有する積層体構造とする理由について説明する。
本発明のフェライトは、主成分、不純物および添加成分を上述した適正な組成範囲で含有するフェライトを２層以上に積層した積層体からなり、この積層体は、磁場を印加した際の磁束線の方向と、上記各層の境界面とが平行する関係に積層されたものであることが必要である。その理由は、上記積層体構造を有するフェライトのコアに磁場を印加した場合、コア内には、各層にそれぞれに独立して磁束が流れる。ここで、フェライトコアの初透磁率μiは、ＪＩＳ Ｃ ２５６１に規定されているように、コア全体のインダクタンスを、コアの実効断面積で除したものと比例関係にある。そのため、コア全体で見た初透磁率は、成分組成が異なるフェライトそれぞれが有する初透磁率の値を、重量比に応じて平均化した値となる。つまり、ある温度において、低いμiを有するフェライトの層と高いμiを有するフェライトの層とを、上記条件(磁束線の方向と、各層の境界面とが平行する)を満たすような層状構造とすることにより、全体のμiの値が平均化され、互いに補償し合うことになる。その結果、従来ではなし得なかった、０℃〜100℃までという広い温度範囲でにおいて、100ｋＨz、５ＭＨzでのμiがそれぞれ3000以上、100以上を示すMn−Co−Zn系フェライトを実現することができるのである。
【００２８】
次に、本発明のMn−Co−Zn系フェライトの製造方法について説明する。
不純物の量を上記適正範囲に制限したフェライトの原料となるFe2Ｏ3，ZnＯ，CoＯおよびMnＯの粉末を、最終的に上述した適正な組成範囲となるよう秤量して、これらを十分に混合し、仮焼して仮焼粉とする。次いで、要求に応じて、CaＯ，SiＯ2のうちから選ばれる１種または２種、あるいはさらに、Nb2Ｏ5，Ta2Ｏ5，HfＯ2，Nb2Ｏ5のうちから選ばれる１種または２種以上を、添加成分として仮焼粉に加えて粉砕し、添加成分に偏りがないよう十分に均質化してから、ポリビニルアルコール等の有機物バインダーを添加して造粒し、造粒粉を得る。このようにして、本発明の成分組成条件を満たす、２種類以上の造粒粉を準備する。この造粒粉は、不純物量が限定されていることから、粉末冶金的手法によるフェライトの製造に用いても、異常粒成長を起こすことはない。
【００２９】
次いで、上記成分組成が異なる２種類以上の造粒粉を、金型内に層状に分別装入して２層以上からなる積層体とする。ただし、この分別装入に際しては、異なる成分組成の造粒粉からなるそれぞれの層の境界面と、積層体に磁場を印加した際に流れる磁束線に垂直な面とが垂直の関係にあるようにする、つまり、この積層体に磁場を印加した際の磁束線の向きと、上記各層の境界面とが平行するように積層する必要がある。
【００３０】
図１は、本発明をリング状のコロイダルコアに適用し、２層の積層体とした場合の外観図を示したもので、図２はその側面の断面図を示したものである。なお、本発明の条件を満たすものであれば、フェライト成形体の形状は、上記図１、２のリング状に限られるものではなく、例えば、図３に示したＥＥ型、図４に示したＵ型、図５に示した枠型等の他の形状であっても全く差し支えない。
【００３１】
次いで、上記のようにして成形して得た２層以上からなる積層体(成形体)は、雰囲気を大気、窒素ガス等に調整可能な焼成炉を用いて焼成し、本発明のMn−Co−Zn系フェライトを得る。なお、この際、本発明のフェライト原料(造粒粉)は、従来技術とは異なり、含有する不純物の量を制限していることから、異常粒成長の出現の可能性がないため、焼成後の冷却時に、例えば、酸素を１〜20volppm含む工業用の窒素ガスを用いることが可能である。
【００３２】
かくして得られた本発明のMn−Co−Zn系フェライトは、異なる組成からなる各層のフェライトが、それぞれが有する初透磁率μiを互いに補償し合うため、全体としては、全層が有する初透磁率μiをほぼ平均した値を示す。そのため、μiの温度特性についても、従来のフェライトでは、温度変化に対して敏感に変化したのに対して、本発明のフェライトでは、μiの値が平均化されるため、広い温度範囲で安定した特性を維持することができる。その結果、本発明のMn−Co−Zn系フェライトは、０℃〜100℃間の温度領域において常に、初透磁率μiが、100ｋＨzで3000以上、５ＭＨzで100以上を示すと共に、23℃での直流比抵抗ρが10Ωｍ以上という優れた特性を有するものとなる。
【００３３】
上記特性は、Fe2Ｏ3を主成分として50mol％以上含む従来のMn−Zn系フェライトに比べて、格段に高い直流比抵抗と、５ＭＨzにおける高い初透磁率μiを示している。また、従来のFe2Ｏ3を主成分として50mol％未満しか含まないMn−Zn系フェライトと比較すると、積層体構造とすることによって、０℃から100℃という広い温度域において、常に100ｋＨzにおけるμiが3000以上、５ＭＨzにおけるμiが100以上を保持しており、初透磁率μiの温度特性の優れた特性が実現できる。
【実施例１】
【００３４】
フェライト中に含まれるFeおよびMnをすべてFe2Ｏ3およびMnＯとして換算した場合に、Fe2Ｏ3，CoＯ，ZnＯおよびMnＯの含有量が、最終的に、表１に示す比率となるよう各フェライト原料粉末を秤量し、これら原料粉末をボールミルで16時間混合し、その後、大気雰囲気下で925℃×３時間の仮焼を行い、この仮焼粉を、ボールミルで12時間粉砕し、得られた粉砕粉にポリビニルアルコールを加えて造粒した。このようにして得た２種類以上の造粒粉を、表１に示す割合で金型に積層して装入し、120ＭPaの圧力をかけて２層あるいは３層構造のトロイダルコアを成形した。この際、異なる成分組成を有する造粒粉からなる各層の境界面と、コアに磁場を印加した際にコア中を流れる磁束線の向きとが平行となるようにした。その後、この成形体を、焼成炉で、最高温度1350℃で焼成し、外径 25mm×内径 15mm×高さ５mmの焼結体コアを得た。このようにして得た各試料に10ターンの巻線を施し、０℃，23℃および100℃における、100ｋＨzおよび５ＭＨzでの初透磁率μiおよび23℃における直流比抵抗を測定した。
【００３５】
上記測定の結果を表１中に併記して示した。なお、酸化鉄をはじめとする各主成分の原料は、すべて高純度なものを用いたため、最終的にコア中に含まれるＰ，Ｂ，Ｓ，Clの含有量は、全て５massppm未満であった。表１から、発明例である試料番号１−３，１−５，１−９および１−１０では、０℃〜100℃における初透磁率μiが、100ｋＨzでは常に3000以上、５ＭＨzでは常に100以上であり、しかも、23℃における直流比抵抗が10Ωｍ以上という優れた特性を有していることがわかる。これに対して、積層成型に用いた造粒粉のいずれか一方のFe2Ｏ3が50.0mol％以上である試料番号１−１，１−２の比較例では、いずれも23℃における直流比抵抗が大幅に低下している。反対に、積層成型に用いた粉のいずれか一方のFe2Ｏ3が45.0mol％未満である試料番号１−１１の比較例では、０℃，23℃における100ｋＨzでのμi、100℃における５ＭＨzでのμiが低下している。
また、積層成型に用いた造粒粉のいずれか一方がCoＯを含まない試料番号１−４の比較例は、０℃，23℃における100ｋＨzでのμiの値が低下している。反対に、積層成型に用いた造粒粉のいずれか一方でもCoＯを4.0mol％超含む試料番号１−６の比較例も、同様に、０℃，23℃における100ｋＨzでのμiの値が低下している。
また、積層成型に用いた造粒粉のいずれか一方が、ZnＯを24.0mol％より多く含む試料番号１−７の比較例では、０℃，23℃におけるμiの値が3000未満であるのに対し、ZnＯが15.5mol％に満たない試料番号１−８の比較例では、100℃における５ＭＨzのμiが100未満に低下している。
【００３６】
【表１】
2006273673.tif 000003
【実施例２】
【００３７】
Ｐ，Ｂ，ＳおよびClの含有量が異なる種々の酸化鉄原料を使用し、焼成後の試料中の含有量がそれぞれＰ：50massppm以下、Ｂ：20massppm以下、Ｓ：30massppm以下およびCl：50massppm以下含有するように計算した上で、Fe2Ｏ3：49.0mol％、CoＯ：2.0mol％、ZnＯ：20.0mol％、残部：MnＯの組成が得られる原料粉(表２中にＡ粉と記載)と、Fe2Ｏ3：49.5mol％、CoＯ：2.0mol％、ZnＯ：20.0mol、残部：MnＯの組成が得られる原料粉(表２中にＢ粉と記載)の２種類の原料粉を秤量し、これらをそれぞれボールミルを用いて16時間混合した後、大気中で925℃×３時間の仮焼を行い、得られた仮焼粉を、ボールミルで12時間粉砕し、その後、ポリビニルアルコールを加えて造粒した。このようにして得られた、異なる成分組成を有するＡ，Ｂ２種類の造粒粉を、重量比が１：１となるよう秤量後、それぞれを金型に積層して装入し、120ＭPaの圧力をかけて２層構造のトロイダルコアを成形した。この際、異なる原料組成からなる２層の境界面と、コアに磁場を印加した際にコア中を流れる磁束線の向きとが平行となるようにした。その後、この成形体を、焼成炉に入れて最高温度1350℃で焼成し、焼成後の冷却は、1100℃から500℃までの間、酸素を10volppm含む工業用窒素の気流中で行い、外径 25mm×内径 15mm×高さ５mmの焼結体コアを得た。その後、得られた各試料に10ターンの巻線を施し、実施例１と同様、100ｋＨzおよび５ＭＨzでの初透磁率μiを測定するとともに、直流比抵抗を測定した。
【００３８】
上記測定の結果を表２に併記して示す。表２から、Ｐ，Ｂ，ＳおよびClの含有量が、それぞれ50，20，30および50massppm未満の試料番号１−３および２−１の発明例では、いずれも０℃〜100℃の間の初透磁率μiが100ｋＨzで3000、５ＭＨzでは100以上を保持しており、また、23℃における直流比抵抗が10Ωｍ以上という優れた値が得られることがわかる。これに対し、Ａ粉、Ｂ粉のうちいずれか１つでも、４成分のうち１成分が適正な値より多い場合(試料番号２−２〜２−７)は、いずれも異常粒の発生が確認され、その結果、100ｋＨz、５ＭＨzでのμiが共に低く、23℃における直流比抵抗の値も低下している。
【００３９】
【表２】
2006273673.tif 000004
【実施例３】
【００４０】
実施例２で用いたものと同じ組成を有するＡ，Ｂ２種類(但しＰ，Ｂ，ＳおよびClは、すべて５massppm未満に調整)の造粒粉を準備し、それぞれを重量比が１：１となるよう秤量し、これらの異なる成分組成を有する造粒粉をそれぞれ金型に積層して装入し、120ＭPaの圧力をかけて層状構造のＥ型のコアを成形した。この際、異なる原料組成からなる各層の境界面と、コアに磁場を印加した際にコア中を流れる磁束線の向きとが平行となるようにした。その後、この成形体を焼成炉に入れ、最高温度1350℃で焼成し、焼成後の冷却は、1100℃から500℃までの間、酸素を10volppm含む工業用窒素流中で行い、ＪＩＳ Ｃ ２５１４に規定されている、略称「ＦＥ２２Ｂ」の規格を満たすＥ型形状の焼結体コアを得た。このコアのＪＩＳ Ｃ ２５１４の附属書(３．２)に示されたＡ1およびＡ2面を鏡面研磨し、研磨面どうしを合わせて、同じくＪＩＳ Ｃ ２５１４に規定されている「ＦＥＥ２２Ｂ」の規格を満たすＥＥ型磁心とし、この磁心に100ターンの巻線を施した試験用コイルを用いてインダクタンスを測定し、ＪＩＳ Ｃ ２５６１に準じて、０℃，23℃および100℃における100ｋＨzおよび５ＭＨzでの初透磁率μiを求めた。また、23℃における直流比抵抗も測定した。
【００４１】
得られた結果を表３に示す。Ｅ型形状である試料番号３−１においても、同じ成分組成を有する造粒粉を同じ割合で用いたリング状の試料番号１−３と同様に、異なる造粒粉からなる各層の境界面と、コアに磁場を印加した際にコア中を流れる磁束線の向きとが平行の関係にあるという条件さえ満たせば、０℃〜100℃において、初透磁率μiが10ｋＨzで3000以上、５ＭＨzで100以上かつ23℃における直流比抵抗が10Ωｍ以上という優れた特性を満たすことが確認された。
【００４２】
【表３】
2006273673.tif 000005
【実施例４】
【００４３】
実施例２で用いたものと同じ組成を有するＡ，Ｂ２種類の仮焼粉(但し、Ｐ，Ｂ，ＳおよびClは、すべて５massppm未満に調整)を準備し、これらの仮焼粉に、添加成分としてCaＯおよびSiＯ2をそれぞれ最終組成が表４に示した値となるよう添加し、ボールミルで12時間粉砕を行った。この粉砕粉に、ポリビニルアルコールを加えて造粒し、それぞれを重量比が１：１となるよう秤量後、異なる成分組成を有するＡ，Ｂ２種類の造粒粉を金型に積層して装入し、120ＭPaの圧力をかけて２層構造のトロイダルコアを成形した。この際、異なる造粒粉からなる各層の境界面と、コアに磁場を印加した際、コア中を流れる磁束線の向きとが平行となるようにした。その後、この成形体を焼成炉に入れ、最高温度1350℃で焼成し、焼成後の冷却は、1100℃から500℃の間を、酸素を10volppm含む工業用窒素流中で行い、外径 25mm×内径 15mm×高さ５mmの焼結体コアを得た。このようにして得た各試料に10ターンの巻線を施し、０℃，23℃および100℃における100ｋＨz，５ＭＨzでの初透磁率および23℃における直流比抵抗を測定した。
【００４４】
得られた結果を表４に示す。表４の結果から、添加成分として、CaＯおよびSiＯ2を１種又は２種添加した発明例(試料番号４−１〜４−４)は、いずれも５ＭＨzでの初透磁率μiが上昇していることがわかる。また、23℃での直流比抵抗に着目すると、発明例は、いずれも上昇しており、特に、積層した造粒粉の両方にCaＯとSiＯ2を添加した試料番号４−４では、その効果が大きい。しかし、積層した造粒粉のいずれか一方でも適正な値より多く含む比較例(番号４−５〜４−８)では、異常粒成長が発生し、初透磁率、直流比抵抗のいずれも劣化している。
【００４５】
【表４】
2006273673.tif 000006
【実施例５】
【００４６】
実施例２で用いたものと同じ組成を有するＡ，Ｂ２種類の仮焼粉(但し、Ｐ，Ｂ，ＳおよびClは、すべて５massppm未満に調整)を準備し、これらに添加成分として、Nb2Ｏ5，Ta2Ｏ5，HfＯ2およびZrＯ2を、最終組成が表５に示す比率となるよう添加し、ボールミルで12時間粉砕し、この粉砕粉に、ポリビニルアルコールを加えて造粒した。上記のようにして得た、異なる成分組成を有するＡ，Ｂ２種類の造粒粉を、重量比で１：１となるよう秤量後、それぞれの造粒粉を金型に積層して装入し、120ＭPaの圧力をかけて層状構造のトロイダルコアを成形した。この際、異なる造粒粉からなる各層の境界面と、コアに磁場を印加した際にコア中を流れる磁束線の向きとが平行となるようにした。その後、この成形体を焼成炉に入れ、最高温度1350℃で焼成し、焼成後の冷却は、1100℃から500℃の間を、酸素を10volppm含む工業用窒素流中で行い、外径 25mm×内径 15mm×高さ５mmの焼結体コアを得た。このようにして得た各試料に10ターンの巻線を施し、０℃，23℃および100℃における100ｋＨz、５ＭＨzでの初透磁率、23℃での直流比抵抗を測定した。
【００４７】
得られた結果を表５に示す。表５の結果から、添加成分として、Nb2Ｏ5，Ta2Ｏ5，HfＯ2およびZrＯ2を１種または２種以上適量添加した発明例(試料番号５−１〜５−１９)は、いずれも結晶の成長が適度に抑制された結果、５ＭＨzでの初透磁率μiが上昇していることがわかる。また、23℃での直流比抵抗は、いずれも上昇しており、特に、積層した造粒粉の両方にNb2Ｏ5，Ta2Ｏ5，HfＯ2およびZrＯを１種または２種以上適量添加した試料番号５−５，５−１２，５−１７，５−１９では上昇量が大きい。しかし積層した造粒粉のいずれか一方でも、上記４成分を適正範囲を超えて含む場合(試料番号５−２０〜５−２２)には、異常粒成長が発生し、初透磁率、直流比抵抗ともに劣化している。
【００４８】
【表５−１】
2006273673.tif 000007
【００４９】
【表５−２】
2006273673.tif 000008
【実施例６】
【００５０】
実施例２で用いたものと同じ組成を有するＡ，Ｂ２種類の仮焼粉(但し、Ｐ，Ｂ，ＳおよびClは、すべて５massppm未満に調整)を準備し、添加成分として、CaＯ，SiＯ2のうちから選ばれる１種または２種、および、Nb2Ｏ5，Ta2Ｏ5，HfＯ2，Nb2Ｏ5のうちから選ばれる１種または２種以上を、それぞれ最終組成が表６に示す値となるよう複合添加し、ボールミルで12時間粉砕し、この粉砕粉にポリビニルアルコールを加えて造粒した。このようにして得たＡ，Ｂ２種類の造粒粉を、重量比が１：１となるよう秤量し、それぞれの造粒粉を金型に積層して装入し、120ＭPaの圧力をかけて層状構造のトロイダルコアを成形した。この際、異なる造粒粉からなる各層の境界面と、コアに磁場を印加した際にコア中を流れる磁束線の向きとが平行となるようにした。その後、この成形体を焼成炉に入れ、最高温度1350℃で焼成し、焼成後の冷却は、1100℃から500℃の間を、酸素を10volppm含む工業用窒素流中で行い、外径 25mm×内径 15mm×高さ５mmの焼結体コアを得た。このようにして得た各試料に10ターンの巻線を施し、０℃，23℃および100℃における100ｋＨz、５ＭＨzでの初透磁率、23℃での直流比抵抗を測定した。
【００５１】
得られた結果を表６に示す。表６から、添加成分として、CaＯ，SiＯ2のうちから選ばれる１種または２種、および、Nb2Ｏ5，Ta2Ｏ5，HfＯ2，Nb2Ｏ5のうちから選ばれる１種または２種以上を適正範囲で複合添加した発明例(試料番号６−１〜６−１２)はいずれも、これらが無添加の場合と比べて５ＭＨzでの初透磁率μiが上昇していることがわかる。また、23℃での直流比抵抗は、発明例ではいずれも上昇しており、特に、積層した造粒粉の両方に、上記添加成分を適量複合添加した試料番号６−５，６−９および６−１２では上昇が顕著である。これに対し、Ａ，Ｂ造粒粉のいずれかにおいて、これら上記６添加成分のうちいずれか１つでも適正な値より多く含む比較例(試料番号６−１３〜６−１４)では、異常粒成長が発生し、初透磁率、直流比抵抗ともに劣化している。
【００５２】
【表６−１】
2006273673.tif 000009
【００５３】
【表６−２】
2006273673.tif 000010
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の２層構造を有するリング型形状のフェライトコアを示す図である。
【図２】図１の断面図を示す図である。
【図３】本発明の２層構造を有するＥ型形状のフェライトコアを示す図である。
【図４】本発明の２層構造を有するＵ型形状のフェライトコアを示す図である。
【図５】本発明の２層構造を有する枠型形状のフェライトコアを示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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