(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化鉄と、酸化亜鉛と、酸化銅と、酸化ニッケルと、を含むフェライト焼結体であって、
前記フェライト焼結体が、スピネル相と、酸化亜鉛相と、を有し、
前記フェライト焼結体中における前記酸化亜鉛の含有量がＺｎＯ換算で４０モル％以下であり、
前記スピネル相の（３１１）面で回折するＸ線のピーク強度と、前記酸化亜鉛相の（１００）面で回折するＸ線のピーク強度と、の合計に対する前記酸化亜鉛相の（１００）面で回折するＸ線のピーク強度の比率を前記酸化亜鉛相の析出量とすると、前記析出量が０．５１〜０．７６重量％であることを特徴とするフェライト焼結体。
【請求項２】
請求項１に記載のフェライト焼結体から構成されるフェライトコアを有する電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用トランスポンダ、チョークコイルおよびインダクタなどのフェライトコアの製造に好適なフェライト焼結体と、該組成物から構成されるフェライトコアのたとえば周囲に巻き線が巻回してあるコイル部品などの電子部品と、に関する。
【背景技術】
【０００２】
フェライト焼結体で構成されるフェライトコアは、主としてコイル部品、センサ、アンテナ、偏向ヨーク等の部品に用いられており、これらの部品は、各種電子機器に用いられていた。
【０００３】
たとえば、特許文献１では、Ｆｅ２Ｏ３とＣｕＯとＺｎＯとを含むフェライトに対し、酸化チタンおよび酸化モリブデンを添加することで、ＺｎＯやＣｕＯの結晶粒界への析出を抑制し、絶縁抵抗などの特性を向上させたフェライトが記載されている。
【０００４】
しかしながら、近年、携帯電話やノート型パソコン等の携帯用機器の急速な普及が進み、たとえばコイル部品が組み込まれた機器には、厳しい使用環境、とりわけ温度変化に耐え得る特性が要求される。具体的には、使用可能な温度域が広範囲に及ぶことや、かつその温度域でのインダクタンスの変化が小さい、望ましくは全く変化しないことが挙げられる。
【０００５】
さらに近年、特にトランスポンダなどのタイヤ空気圧センサやエンジンルーム内の制御回路等の自動車用部品としても、コイル部品の用途が拡大しており、このような用途には、厳しい使用環境、とりわけ温度変化に耐え得る特性が要求される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３３９０３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、広い温度範囲（たとえば、−４０〜１２５℃）において、インダクタンスの変化率が小さいフェライト焼結体と、該フェライト焼結体で構成してあるフェライトコアを有する電子部品とを、提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係るフェライト焼結体は、
酸化鉄と、酸化亜鉛と、酸化銅と、酸化ニッケルと、を含むフェライト焼結体であって、
前記フェライト焼結体が、スピネル相と、酸化亜鉛相と、を有し、
前記フェライト焼結体中における前記酸化亜鉛の含有量がＺｎＯ換算で４０モル％以下であり、
前記スピネル相の（３１１）面で回折するＸ線のピーク強度と、前記酸化亜鉛相の（１００）面で回折するＸ線のピーク強度と、の合計に対する前記酸化亜鉛相の（１００）面で回折するＸ線のピーク強度の比率を前記酸化亜鉛相の析出量とすると、前記析出量が１．１重量％以下であることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係るフェライト焼結体では、スピネル構造を有するフェライトに加え、該フェライトに含まれる成分の１つである酸化亜鉛が、フェライトとは異なる相（酸化亜鉛相）として存在している。さらに、この酸化亜鉛相の存在割合を制御し、上記の割合とすることで、広い温度範囲におけるインダクタンスの変化率を小さくすることができる。
【００１０】
本発明に係る電子部品は、上記に記載のフェライト焼結体から構成されるフェライトコアを有する電子部品である。
【００１１】
本発明に係る電子部品としては、特に制限されないが、コイル部品、トランス部品、磁気ヘッド部品などが挙げられる。コイル部品としては、自動車用トランスポンダ、インダクタやチョークコイル等が挙げられ、トランス部品としては、スイッチング用、インバータ用等の電源トランス等が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は本発明の一実施形態に係るコイル部品用フェライトコアである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を図面に示す実施形態に基づき説明する。
【００１４】
本実施形態に係るコイル部品用フェライトコアとしては、図１に示したドラム型のほか、ＦＴ型、ＥＴ型、ＥＩ型、ＵＵ型、ＥＥ型、ＥＥＲ型、ＵＩ型、トロイダル型、ポット型、カップ型等を例示することができる。図１では、コイル部品１０は、フェライトコア１２の周囲に巻き線１４を所定巻数だけ巻回することにより得られる。
【００１５】
コイル部品１０のフェライトコア１２は、本実施形態に係るフェライト焼結体で構成してある。該フェライト焼結体は、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトであり、主成分は、酸化鉄、酸化銅、酸化亜鉛および酸化ニッケルから構成される。
【００１６】
また、本実施形態に係るフェライト焼結体では、スピネル相に加え、酸化亜鉛相が存在している。この酸化亜鉛相は、フェライト焼結体中に、酸化亜鉛が析出して形成される。
【００１７】
スピネル相は、該フェライト焼結体の主相であり、スピネル型結晶構造を有する（Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ）Ｆｅ２Ｏ４から構成される。
【００１８】
酸化亜鉛相は、六方晶ウルツ鉱型結晶構造を有するＺｎＯから構成される。フェライト焼結体中の酸化亜鉛相の析出量（存在量）は、本実施形態では、Ｘ線回折により測定されたスピネル相のピーク強度と、酸化亜鉛相のピーク強度と、の強度比から算出される。
【００１９】
具体的には、スピネル相の（３１１）面で回折するＸ線のピーク強度をＩｓｐｉｎｅｌとし、酸化亜鉛相の（１００）面で回折するＸ線のピーク強度をＩＺｎＯとしたときに、下記の式により求められる。
酸化亜鉛相の析出量（重量％）＝１００×ＩＺｎＯ／（ＩＺｎＯ＋Ｉｓｐｉｎｅｌ）
【００２０】
本実施形態では、フェライト焼結体中の酸化亜鉛の析出量は、１．１重量％以下、好ましくは０．１〜１．１重量％、より好ましくは０．５１〜０．７６重量％である。酸化亜鉛の析出量が多すぎると、インダクタンスの温度特性が悪化する傾向にある。
【００２１】
フェライト焼結体中に、酸化亜鉛相が上記の範囲で存在することで、フェライトコアのインダクタンスの温度特性を良好にすることができる。具体的には、−４０〜１２５℃の温度範囲において、２５℃におけるインダクタンスに対する変化率（ΔＬ／Ｌ）を−２．３５〜＋２．３５％とすることができる。
【００２２】
また、本実施形態では、主成分１００モル％中、酸化亜鉛の含有量は、ＺｎＯ換算で、４０．０モル％以下、好ましくは２８．０〜３３．０モル％である。酸化亜鉛の含有量が多すぎると、初透磁率が低下する傾向にある。なお、酸化亜鉛の含有量は、上述したスピネル相に含まれる酸化亜鉛量と、酸化亜鉛相に含まれる酸化亜鉛量と、の合計量である。
【００２３】
その他の成分の含有量は、酸化亜鉛の含有量が上記の範囲であれば特に制限されないが、以下の範囲にあることが好ましい。
【００２４】
主成分１００モル％中、酸化鉄の含有量は、Ｆｅ２Ｏ３換算で、好ましくは４０．０〜４９．９モル％、より好ましくは４４．７〜４８．７モル％である。酸化鉄の含有量を上記の範囲とすることで、透磁率を高く維持しつつ、Ｆｅ２Ｏ３が５０モル％以下の不定比性組成を実現できるという利点がある。
【００２５】
主成分１００モル％中、酸化銅の含有量は、ＣｕＯ換算で、好ましくは２．０〜７．０モル％、より好ましくは４．０〜６．０モル％である。酸化銅の含有量を上記の範囲とすることで、焼結性を促進しつつ、良好な飽和磁束密度が得られるという利点がある。
【００２６】
主成分１００モル％中、酸化ニッケルの含有量は、ＮｉＯ換算で、好ましくは１５．０〜２０．０モル％、より好ましくは１６．０〜１８．０モル％である。酸化ニッケルの含有量を上記の範囲とすることで、飽和磁束密度と透磁率とを両立できるという利点がある。
【００２７】
本実施形態に係るフェライト焼結体は、上記の主成分に加え、本実施形態に係るフェライト焼結体が有する効果を低下させない程度であれば、所望の特性を得るために、副成分を含有してもよい。副成分としては、特に制限されないが、たとえば、酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化ビスマスなどが挙げられる。
【００２８】
また、本実施形態に係るフェライト焼結体には、不可避的不純物元素の酸化物が含まれ得る。
【００２９】
具体的には、Ｂ、Ｃ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｃｌ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｂｒ、Ｔｅ、Ｉや、Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｒ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂａ、Ｐｂ、Ｂｉ等の典型金属元素や、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｈｆ、Ｔａ等の遷移金属元素が挙げられる。
【００３０】
次に、本実施形態に係るフェライト焼結体の製造方法の一例を説明する。
【００３１】
まず、出発原料として、主成分の原料を準備する。主成分の原料としては、酸化鉄（α−Ｆｅ２Ｏ３ ）、酸化銅（ＣｕＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、あるいは複合酸化物などを用いることができる。さらに、その他、焼成により上記した酸化物や複合酸化物となる各種化合物等を用いることができる。焼成により上記した酸化物になるものとしては、たとえば、金属単体、炭酸塩、シュウ酸塩、硝酸塩、水酸化物、ハロゲン化物、有機金属化合物等が挙げられる。
【００３２】
特に、酸化亜鉛の原料としては、焼成後に主としてスピネル相に含有される酸化亜鉛となる原料と、焼成後に主として酸化亜鉛相に含有される酸化亜鉛となる原料と、を別々に準備することが好ましい。
【００３３】
焼成後に主として酸化亜鉛相に含有される酸化亜鉛となる原料としては、金属亜鉛、酸化亜鉛、炭酸亜鉛、塩化亜鉛、亜鉛を含む複合酸化物などを用いることが好ましい。このような原料を用いることで、焼成後のフェライト焼結体中に、酸化亜鉛相を析出させることが容易となる。
【００３４】
フェライト焼結体に副成分が含有される場合には、副成分の原料として、上記と同様に、該成分の酸化物や混合物、複合酸化物を用いることができる。また、その他、焼成により上記した酸化物や複合酸化物となる各種化合物を用いることができる。
【００３５】
準備した出発原料を、所定の組成比となるように秤量して混合し、原料混合物を得る。混合する方法としては、たとえば、ボールミルを用いて行う湿式混合や、乾式ミキサーを用いて行う乾式混合が挙げられる。なお、焼成後に主として酸化亜鉛相に含有される酸化亜鉛となる原料は、原料混合物には含ませず、後述する原料混合物の仮焼き後に添加することが好ましい。また、平均粒径が０．１〜３μｍの出発原料を用いることが好ましい。
【００３６】
次に、原料混合物の仮焼きを行い、仮焼き材料を得る。仮焼きは、原料の熱分解、成分の均質化、フェライトの生成、焼結による超微粉の消失と適度の粒子サイズへの粒成長を起こさせ、原料混合物を後工程に適した形態に変換するために行われる。こうした仮焼きは、好ましくは８００〜１１００℃の温度で、通常１〜３時間程度行う。仮焼きは、大気（空気）中で行ってもよく、大気中よりも酸素分圧が高い雰囲気や純酸素雰囲気で行っても良い。
【００３７】
次に、仮焼き材料の粉砕を行い、粉砕材料を得る。粉砕は、仮焼き材料の凝集をくずして適度の焼結性を有する粉体とするために行われる。仮焼き材料が大きい塊を形成しているときには、粗粉砕を行ってからボールミルやアトライターなどを用いて湿式粉砕を行う。湿式粉砕は、仮焼き材料の平均粒径が、好ましくは１〜２μｍ程度となるまで行う。焼成後に主として酸化亜鉛相に含有される酸化亜鉛となる原料は、仮焼き材料の粗粉砕前に添加してもよいし、粗粉砕後に添加してもよい。
【００３８】
次に、粉砕材料の造粒（顆粒）を行い、造粒物を得る。造粒は、粉砕材料を適度な大きさの凝集粒子とし、成形に適した形態に変換するために行われる。こうした造粒法としては、たとえば、加圧造粒法やスプレードライ法などが挙げられる。スプレードライ法は、粉砕材料に、ポリビニルアルコールなどの通常用いられる結合剤を加えた後、スプレードライヤー中で霧化し、低温乾燥する方法である。
【００３９】
次に、造粒物を所定形状に成形し、成形体を得る。造粒物の成形としては、たとえば、乾式成形、湿式成形、押出成形などが挙げられる。乾式成形法は、造粒物を、金型に充填して圧縮加圧（プレス）することにより行う成形法である。成形体の形状は、特に限定されず、用途に応じて適宜決定すればよいが、本実施形態ではドラム型形状あるいはトロイダル型形状とされる。
【００４０】
次に、成形体の本焼成を行い、焼結体（本実施形態のフェライト焼結体）を得る。本焼成は、多くの空隙を含んでいる成形体の粉体粒子間に、融点以下の温度で粉体が凝着する焼結を起こさせ、緻密な焼結体を得るために行われる。こうした本焼成は、好ましくは９００〜１３００℃の温度で、通常２〜５時間程度行う。本焼成は、大気（空気）中で行ってもよく、大気中よりも酸素分圧が高い雰囲気で行っても良い。
【００４１】
このような工程を経て、本実施形態に係るフェライト焼結体は製造される。
【００４２】
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【００４３】
たとえば、上述した実施形態では、ドラム型形状あるいはトロイダル型形状とするために、本焼成前に該形状に成形しているが、本焼成後に該形状に成形（加工）してもよい。
【実施例】
【００４４】
以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。
【００４５】
まず、フェライト焼結体の原料として、スピネル相を構成する成分の原料として、Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＣｕＯ、ＺｎＯを準備し、酸化亜鉛相を構成する成分の原料として、表１に示す原料を準備した。
【００４６】
【表１】
0005672974.tif 000002
【００４７】
次に、スピネル相を構成する成分の原料の粉末を秤量した後、ボールミルで５時間湿式混合して原料混合物を得た。
【００４８】
次に、得られた原料混合物を、空気中において９００℃で２時間仮焼して仮焼き材料を得た。この仮焼き材料に、表１に示す原料を、スピネル相を構成する成分の原料１００重量％に対し、表１に示す割合の範囲内で添加し、ボールミルで比表面積が３ｍ２／ｇとなるまで湿式粉砕して粉砕材料を得た。なお、表１に示すＺｎＯは、平均粒径５μｍの粉体と、平均粒径１μｍの粉体と、を１：１の割合で混合した粉体である。
【００４９】
次に、この粉砕材料を乾燥した後、該粉砕材料１００重量％に、バインダーとしてのポリビニルアルコール（３重量％水溶液）を１０重量％添加して造粒し、２０メッシュの篩で整粒して顆粒とした。この顆粒を、１００ｋＰａの圧力で加圧成形して、トロイダル形状の成形体を得た。
【００５０】
次に、これら各成形体を、空気中において、１１５０℃で２時間焼成して、焼結体としてのトロイダルコアサンプル（外径１８ｍｍ×内径１０ｍｍ×高さ５ｍｍ）を得た。得られたサンプルについて、蛍光Ｘ線分析を行い、フェライトコアの組成を測定した。また、フェライトコアに対し以下の特性評価を行った。
【００５１】
＜酸化亜鉛相の析出量＞
得られたトロイダルコアサンプルに対し、まずＸ線回折を行った。Ｘ線源としてＣｕ−Ｋα線を用い、その測定条件は、電圧５０ｋＶ、電流３０ｍＡで、２θ＝２０〜５０°の範囲を、走査速度０．３ｄｅｇ／ｍｉｎであった。
【００５２】
測定により得られたＸ線回折チャートから、スピネル相の（３１１）面で回折したＸ線が示すピークと、酸化亜鉛相の（１００）面で回折したＸ線が示すピークと、を同定し、それぞれの強度（ＩｓｐｉｎｅｌおよびＩＺｎＯ）を算出した。そして、算出した強度から、下記に示す式を用いて、スピネル相のピーク強度と酸化亜鉛相のピーク強度との合計に対する酸化亜鉛相のピーク強度が占める割合を、酸化亜鉛相の析出量（重量％）として算出した。結果を表２に示す。
酸化亜鉛相の析出量（重量％）＝１００×ＩＺｎＯ／（ＩＺｎＯ＋Ｉｓｐｉｎｅｌ）
【００５３】
なお、酸化亜鉛相では、（１０１）面が最強の回折強度を示すが、分離状態が悪いため、本実施例では、（１００）面の回折強度を用いて、酸化亜鉛相の析出量を求めている。
【００５４】
＜インダクタンス（Ｌ）の温度特性＞
得られたトロイダルコアサンプルに、巻線を２０回巻回した後、ＬＣＲメータ（アジレント社製４２８４Ａ）を用いて、１００ｋＨｚにおいて０．４Ａ／ｍの磁場を印加し、−４０〜１２５℃におけるインダクタンス（Ｌ）を測定した。得られたインダクタンスから、２５℃におけるインダクタンスに対する変化率（ΔＬ／Ｌ）を算出した。ΔＬ／Ｌは−２．３５〜＋２．３５％を良好とした。結果を表２に示す。
【００５５】
【表２】
0005672974.tif 000003
【００５６】
表２より、フェライト焼結体としての組成が同じであっても、酸化亜鉛相の析出量が変化していることが確認できた。さらに、酸化亜鉛相の析出量が本発明の範囲内である場合には（実施例１〜６）、−４０〜１２５℃におけるインダクタンスの変化率が良好になることが確認できた。
【００５７】
また、表１に示す原料を用いることで、酸化亜鉛相の析出量を容易に制御できることが確認できた。
【図１】
0005672974.tif 000004