(57)【要約】  酸化物セラミックスは、一般式［Ｓｒ2-xＢａｘＣｏ2-y（ＺｎｕＮｉ1-u）ｙＦｅ12-zＡｌｚＯ22］で表される。ここで、ｘ、ｚは、それぞれ０．７≦ｘ≦１．３、０．８≦ｚ≦１．２である。ｙは、０．５≦ｕ≦１．０のときは０≦ｙ≦０．８であり、０≦ｕ＜０．５のときは０≦ｙ≦１．６である。ｙは、好ましくは０．４以下である。そして、セラミック電子部品としての可変インダクタは、部品素体１が、この酸化物セラミックスで形成されている。そして、Ｃｕ等の導電性材料で形成されたコイル４が、外部電極２ａと外部電極２ｂとを懸架するように巻回されている。これにより従来に比べ室温で格段に大きな電気磁気効果の発現が容易に可能な酸化物セラミックス、及びこの酸化物セラミックスを使用したセラミック電子部品を実現する。
2015025589.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともＳｒ、Ｂａ、Ｃｏ、及びＦｅを含有したフェライト化合物で形成され、
前記Ｂａは、前記Ｓｒの一部を置換する形態で含有されると共に、前記Ｂａの含有量を前記Ｂａ及び前記Ｓｒの総量に対しモル比換算でｘ／２としたときに、ｘは０．７〜１．３であり、
Ｚｎ及びＮｉのうちの少なくともいずれか一方の元素Ｍが、前記Ｃｏの一部を置換する形態で含有されると共に、前記元素Ｍの含有量を前記元素Ｍ及び前記Ｃｏの総量に対しモル比換算でｙ／２としたときに、
元素ＭがＺｎで形成されている場合、及び前記Ｚｎの含有量がモル比換算で前記Ｎｉの含有量以上となるように元素Ｍが配合されている場合は、ｙは０．８以下（０を含む。）であり、
元素ＭがＮｉで形成されている場合、及び前記Ｚｎの含有量がモル比換算で前記Ｎｉの含有量未満となるように元素Ｍが配合されている場合は、ｙは１．６以下（０を含む。）であり、
かつ、Ａｌが、前記Ｆｅの一部を置換する形態で含有されると共に、前記Ａｌの含有量を前記Ａｌ及び前記Ｆｅの総量に対しモル比換算でｚ／１２としたときに、ｚは０．８〜１．２であることを特徴とする酸化物セラミックス。
【請求項２】
一般式［Ｓｒ2-xＢａｘＣｏ2-y（ＺｎｕＮｉ1-u）ｙＦｅ12-zＡｌｚＯ22］（ただし、０．７≦ｘ≦１．３、０≦ｙ≦０．８、０．８≦ｚ≦１．２、０．５≦ｕ≦１．０、）で表されることを特徴とする請求項１記載の酸化物セラミックス。
【請求項３】
一般式［Ｓｒ2-xＢａｘＣｏ2-y（ＺｎｕＮｉ1-u）ｙＦｅ12-zＡｌｚＯ22］（ただし、０．７≦ｘ≦１．３、０≦ｙ≦１．６、０．８≦ｚ≦１．２、０≦ｕ＜０．５）で表されることを特徴とする請求項１記載の酸化物セラミックス。
【請求項４】
前記ｙは、０．４以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の酸化物セラミックス。
【請求項５】
大気雰囲気中で熱処理されてなることを特徴とする請求項４記載の酸化物セラミックス。
【請求項６】
強磁性誘電体の指標となる電気磁気結合係数は、印加された磁界が実質的なゼロ磁界で最大値を示すことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の酸化物セラミックス。
【請求項７】
電気分極の極性は、磁界の極性が反転した場合に反転することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の酸化物セラミックス。
【請求項８】
部品素体の表面に外部電極が形成されたセラミック電子部品であって、
前記部品素体が、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の酸化物セラミックスで形成されていることを特徴とするセラミック電子部品。
【請求項９】
コイルが、前記部品素体の透磁率に応じたインダクタンスを有するように配されていることを特徴とする請求項８記載のセラミック電子部品。
【請求項１０】
内部電極が、前記部品素体に埋設されていることを特徴とする請求項８又は請求項９記載のセラミック電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化物セラミックス、及びセラミック電子部品に関し、より詳しくは電気磁気効果を示す強磁性誘電体材料で形成された酸化物セラミックス、及びこの酸化物セラミックスを使用した可変インダクタ等のセラミック電子部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、強磁性と強誘電性とが共存して複合的な作用を奏する強磁性誘電体（マルチフェロイックス（Multiferroics））材料が注目され、盛んに研究・開発されている。【０００３】
この強磁性誘電体材料は、磁界を作用させると螺旋型の磁気秩序を誘起させて強誘電性を発現し、電気分極を生じさせたり、電気分極や誘電率が変化し、電界を作用させると磁化が生じたり、磁化が変化するいわゆる電気磁気効果を示すことが知られている。【０００４】
強磁性誘電体材料は、上述した電気磁気効果により、電界による磁化の変化や磁界による電気分極の変化を生じさせることができることから、例えば、電界の印加によって透磁率・磁化が変化する可変インダクタや記憶媒体の書き込みヘッド用の可変磁化デバイス、或いは磁気を検出する磁気センサ、更には不揮発性メモリ等の各種セラミック電子部品への応用が期待されている。【０００５】
そして、例えば、特許文献１には、強誘電性と、スピンの向きが円錐（円錐の頂点の開き角度αは０度＜α≦９０度の範囲）の外側を沿うように回転しているスピン構造を有する強磁性を合わせ持つマルチフェロイック固体材料に、外部磁場を印加することにより、前記外部磁場とほぼ直交した電気分極の向きを制御するようにしたマルチフェロイック素子が提案されている。【０００６】
この特許文献１では、強磁性誘電体材料（マルチフェロイック材料）としてＣｏＣｒ２Ｏ４（Ｍ＝Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ）を使用することにより、２６Ｋ付近の極低温領域で磁界の作用によって電気分極を生じさせ、５Ｋ付近で２μＣ／ｍ２の電気分極を得ている。【０００７】
また、特許文献２には、酸化鉄を主原料として含む強誘電性と強磁性を併せもつマルチフェロイック固体材料で、３００ガウス以下の弱い外部磁場により電流を誘起させるようにしたマルチフェロイック素子が提案されている。【０００８】
この特許文献２では、強磁性誘電体材料（マルチフェロイック材料）として、Ｂａ２Ｍｇ２Ｆｅ12Ｏ22のフェライト化合物を使用し、３００Ｇ（０．０３Ｔ）の低磁界を作用させた場合に、−２６８℃（５Ｋ）で交流磁場印加に相応して電流が流れ、電気分極も正負が交互に発生していることが記載されている。【０００９】
また、特許文献３には、一般式（Ｓｒ1-αＢａα）３（Ｃｏ1-βＢβ）２Ｆｅ24Ｏ41+δ（但し、式中、Ｂは、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｍｇ及びＣｕからなる群から選ばれる一種以上の元素であり、α、β、δは、それぞれ、０≦α≦０．３、０≦β≦０．３、−１≦δ≦１である。）で示される酸化物セラミックスを主要成分として構成され、２５０〜３５０Ｋの温度範囲かつ０．０５Ｔ（テスラ）以下の磁場範囲において、電気磁気効果を有する電気磁気効果材料が提案されている。【００１０】
この特許文献３では、上記一般式で示される六方晶Ｚ型結晶構造を有する強磁性誘電体材料を使用し、−０．０５Ｔ〜＋０．０５Ｔの間で掃引したところ、室温付近かつ０．０５Ｔ以下の磁界範囲で電気分極が１．０〜９．５μＣ／ｍ２であって電気磁気結合係数が１００ｐｓ／ｍ以上の領域を有し、最大で４７０ｐｓ／ｍを有する強磁性誘電体材料を得ている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】国際公開２００７／１３５８１７（請求項１、３、段落番号〔００３１〕、図７等）
【特許文献２】特開２００９−２２４５６３号（請求項１、３、段落番号〔００３２〕、図７等）
【特許文献３】特開２０１２−１３９６号公報（請求項１、段落番号〔００１０〕、〔００６１〕、表３、図３等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、強磁性誘電体材料を可変インダクタや不揮発性メモリ等の各種電子部品に応用するためには、室温で電気磁気効果を発現させる必要がある。【００１３】
しかしながら、上記特許文献１及び２では、室温よりも遥かに低い低温域でのみ電気磁気効果が発現されており、室温で発現させることができないため、電気磁気効果を利用した実用的な各種セラミック電子部品を実現するのは困難な状況にある。【００１４】
また、特許文献３では、六方晶Ｚ型結晶構造を有する強磁性誘電体材料を使用することにより、室温付近で最大４７０ｐｓ／ｍの電気磁気結合係数を得ているものの、実質的なゼロ磁界（ゼロ磁界乃至ゼロ磁界近傍域）で最大値を得ることはできず、大きな電気機械結合係数を得るためには５〜１０ｍＴ程度の磁気バイアスが必要となる。また、特許文献３では、上述したように比較的大きな電気磁気結合係数を得ているが、実用的なセラミック電子部品を実現するためには、より一層大きな電気磁気結合係数を有する強磁性誘電体材料の出現が望まれる。【００１５】
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであって、従来に比べ室温で格段に大きな電気磁気効果の発現が容易に可能な酸化物セラミックス、及びこの酸化物セラミックスを使用したセラミック電子部品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】
【００１６】
一般式（Ｓｒ，Ｂａ）２Ｃｏ２Ｆｅ12Ｏ22で表されるフェライト化合物で形成された酸化物セラミックスは、低磁界での電気分極の生成及び制御が可能であり、しかも、強誘電性の発現が可能な螺旋型の磁気秩序が比較的高温まで安定的に維持できることから、改良を加えることによって室温での電気磁気効果の発現が可能であると考えられる。【００１７】
そこで、本発明者らは、上記（Ｓｒ，Ｂａ）２Ｃｏ２Ｆｅ12Ｏ22系化合物についてＣｏの一部をＺｎやＮｉで置換し、さらにはＦｅの一部をＡｌで置換して試行誤を繰り返し、鋭意研究を行ったところ、ＢａサイトのＢａとＳｒの配合比率、ＣｏサイトのＣｏと（Ｚｎ，Ｎｉ）との配合比率、及びＦｅサイトのＦｅとＡｌとの配合比率をそれぞれ所定範囲とすることにより、室温かつゼロ磁界乃至ゼロ磁界近傍域で従来では実現できなかった格段に大きな電気磁気結合係数を得ることができ、しかも低磁界で良好な電気分極を有する強磁性誘電体を得ることができるという知見を得た。【００１８】
また、本発明者らの更なる鋭意研究の結果、上記（Ｓｒ，Ｂａ）２Ｃｏ２Ｆｅ12Ｏ22系化合物は、典型的には六方晶Ｙ型結晶構造を有するが、六方晶系から対称性が若干変位し、該六方晶系よりも対称性の低い晶系であっても、主成分中にＳｒ、Ｂａ、Ｃｏ、及びＦｅを含有したフェライト化合物であれば、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｎｉ、及びＡｌを上述した形態で所定量含有させることにより、同様の効果が得られることが分かった。【００１９】
本発明はこのような知見に基づきなされたものであって、本発明に係る酸化物セラミックスは、少なくともＳｒ、Ｂａ、Ｃｏ、及びＦｅを含有したフェライト化合物で形成され、前記Ｂａは、前記Ｓｒの一部を置換する形態で含有されると共に、前記Ｂａの含有量を前記Ｂａ及び前記Ｓｒの総量に対しモル比換算でｘ／２としたときに、ｘは０．７〜１．３であり、Ｚｎ及びＮｉのうちの少なくともいずれか一方の元素Ｍが、前記Ｃｏの一部を置換する形態で含有されると共に、前記元素Ｍの含有量を前記元素Ｍ及び前記Ｃｏの総量に対しモル比換算でｙ／２としたときに、元素ＭがＺｎで形成されている場合、及び前記Ｚｎの含有量がモル比換算で前記Ｎｉの含有量以上となるように元素Ｍが配合されている場合は、ｙは０．８以下（０を含む。）であり；元素ＭがＮｉで形成されている場合、及び前記Ｚｎの含有量がモル比換算で前記Ｎｉの含有量未満となるように元素Ｍが配合されている場合は、ｙは１．６以下（０を含む。）であり、かつ、Ａｌが、前記Ｆｅの一部を置換する形態で含有されると共に、前記Ａｌの含有量を前記Ａｌ及び前記Ｆｅの総量に対しモル比換算でｚ／１２としたときに、ｚは０．８〜１．２であることを特徴としている。【００２０】
また、本発明の酸化物セラミックスは、一般式［Ｓｒ2-xＢａｘＣｏ2-y（ＺｎｕＮｉ1-u）ｙＦｅ12-zＡｌｚＯ22］（ただし、０．７≦ｘ≦１．３、０≦ｙ≦０．８、０．８≦ｚ≦１．２、０．５≦ｕ≦１．０）で表されるのが好ましい。【００２１】
さらに、本発明の酸化物セラミックスは、一般式［Ｓｒ2-xＢａｘＣｏ2-y（ＺｎｕＮｉ1-u）ｙＦｅ12-zＡｌｚＯ22］（ただし、０．７≦ｘ≦１．３、０≦ｙ≦１．６、０．８≦ｚ≦１．２、０≦ｕ＜０．５）で表されるのも好ましい。【００２２】
また、本発明者らは、更に鋭意研究を重ねたところ、前記ｙを０．４以下に抑制することにより、焼成後の熱処理を０．１ＭＰａ（大気圧）の酸素雰囲気で行なっても十分な絶縁性を確保でき、これにより簡素な製造プロセスでより大きな電気分極を有する強磁性誘電体を得ることができることが分かった。【００２３】
すなわち、本発明の酸化物セラミックスは、前記ｙが、０．４以下であるのが好ましい。【００２４】
また、本発明の酸化物セラミックスは、前記ｙが０．４以下の場合は、大気雰囲気中で熱処理されてなるのが好ましい。【００２５】
これにより高酸素雰囲気で熱処理する必要もなく、製造プロセスが簡素で済むことから比較的低コストで製造することができ、量産性に適したものとなる。【００２６】
また、本発明の酸化物セラミックスは、強磁性誘電体の指標となる電気磁気結合係数は、印加された磁界が実質的なゼロ磁界で最大値を示すのが好ましい。【００２７】
これにより磁気バイアスを要することなく、所望の大きな電気磁気結合係数を得ることができる。【００２８】
ここで、「実質的なゼロ磁界」とは、ゼロ磁界のみならず、特性に影響を与えない程度のゼロ磁界近傍域（つまり、弱磁界領域）をも含むことを意味する。【００２９】
また、本発明の酸化物セラミックスは、電気分極の極性は、磁界の極性が反転した場合に反転するのも好ましい。【００３０】
これにより印加磁界の極性が反転したときに電気分極の極性も反転する場合であっても、印加磁界の極性が反転しても電気分極の極性は反転しない材料系と少なくとも同等以上の電気分極を確保することが可能となる。【００３１】
また、本発明に係るセラミック電子部品は、部品素体の表面に外部電極が形成されたセラミック電子部品であって、前記部品素体が、上記酸化物セラミックスで形成されていることを特徴としている。【００３２】
また、本発明のセラミック電子部品は、コイルが、前記部品素体の透磁率に応じたインダクタンスを有するように配されているのが好ましい。【００３３】
これにより強磁性誘電特性を活用した磁化スイッチや可変インダクタ等の各種セラミック電子部品を容易に得ることができる。【００３４】
さらに、本発明のセラミック電子部品は、内部電極が、前記部品素体に埋設されているのも好ましい。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の酸化物セラミックスによれば、少なくともＳｒ、Ｂａ、Ｃｏ、及びＦｅを含有したフェライト化合物で形成され、前記Ｂａは、前記Ｓｒの一部を置換する形態で含有され、Ｚｎ及びＮｉのうちの少なくとも一方の元素Ｍが、前記Ｃｏの一部を置換する形態で含有され、かつ、Ａｌが、前記Ｆｅの一部を置換する形態で含有されると共に、これらＢａ、元素Ｍ（Ｚｎ、Ｎｉ）、Ａｌの含有量が上述したように所定範囲とされているので、室温かつ実質的なゼロ磁界で従来では実現できなかった格段に大きな電気磁気結合係数を得ることができ、かつ低磁界で良好な電気分極を有する強磁性誘電体を得ることができる。【００３６】
また、本発明のセラミック電子部品によれば、部品素体の表面に外部電極が形成されたセラミック電子部品であって、前記部品素体が、上記いずれかに記載の酸化物セラミックスで形成されるので、室温かつ低磁界で大きな電気磁気効果を発現できる可変インダクタ等の各種セラミック電子部品を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る酸化物セラミックスを使用して形成されたセラミック電子部品の一実施の形態を示す正面図である。
【図２】図１の断面図である。
【図３】実施例で使用した分極処理装置を模式的に示した斜視図である。
【図４】実施例で使用した電気磁気電流測定装置を模式的に示した斜視図である。
【図５】試料番号５の電流密度及び磁界の経時変化を示す図である。
【図６】試料番号５の電流密度及び電気分極の経時変化を示す図である。
【図７】試料番号５の電気磁気結合係数特性を示す図である。
【図８】試料番号３５の電流密度及び電気分極の経時変化を示す図である。
【図９】試料番号３５の電気磁気結合係数特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
次に、本発明の実施の形態を詳説する。
【００３９】
本発明の一実施の形態としての酸化物セラミックスは、少なくともＳｒ、Ｂａ、Ｃｏ、及びＦｅを含有した六方晶Ｙ型結晶構造を有している。
【００４０】
この六方晶Ｙ型結晶構造は、スピネル構造（ＣｏＯ・Ｆｅ２Ｏ３）のＳブロックと（Ｓｒ，Ｂａ）及びＯ（酸素原子）による六方最密充填構造のＴブロックとが、Ｔ−Ｓ−Ｔ−Ｓ−Ｔ−Ｓ−・・・の順序で積層された積層構造を有している。
【００４１】
そして、本実施の形態では、Ｂａが、Ｓｒの一部を置換する形態で含有されると共に、Ｂａの含有量をモル比換算でｘ／２としたときに、ｘは０．７〜１．３とされている。
【００４２】
また、本酸化物セラミックスは、Ｚｎ及びＮｉのうちの少なくとも一方の元素Ｍが、前記Ｃｏの一部を置換する形態で含有されていてもよい。
【００４３】
さらに、元素Ｍの含有量を元素Ｍ及びＣｏの総量に対しモル比換算でｙ／２としたときに、ｙは、元素Ｍの構成成分の成分組成に応じて以下のように設定されている。
【００４４】
すなわち、元素ＭがＺｎで形成されている場合、及びＺｎの含有量がモル比換算でＮｉの含有量以上となるように元素Ｍが配合されている場合は、ｙは０．８以下（０を含む。）に設定される。
【００４５】
一方、元素ＭがＮｉで形成されている場合、及び前記Ｚｎの含有量がモル比換算で前記Ｎｉの含有量未満となるように元素Ｍが配合されている場合は、ｙは１．６以下（０を含む。）に設定される。
【００４６】
また、本酸化物セラミックスは、Ａｌが、前記Ｆｅの一部を置換する形態で含有されると共に、前記Ａｌの含有量を前記Ａｌ及び前記Ｆｅの総量に対しモル比換算でｚ／１２としたときに、ｚは０．８〜１．２とされている。
【００４７】
したがって、本酸化物セラミックスは、六方晶Ｙ型結晶構造を有するＳｒＢａＣｏ２Ｆｅ12Ｏ22｛（Ｓｒ，Ｂａ）Ｏ２・（ＣｏＯ）２・（Ｆｅ２Ｏ３）６｝系化合物を主成分とし、下記一般式（Ａ）で表すことができる。
【００４８】
Ｓｒ2-xＢａｘＣｏ2-y（ＺｎｕＮｉ1-u）ｙＦｅ12-ｚＡｌｚＯ22  ...（Ａ）
【００４９】
そして、（Ｓｒ，Ｂａ）サイト中のＳｒとＢａの総量に対するＢａの含有モル比（以下、「Ｂａの置換モル比」という）ｘ／２のｘ、及びＦｅサイトのＦｅとＡｌの総量に対するＡｌの含有モル比（以下、「Ａｌの置換モル比」という。）ｚ／１２のｚは、数式（１）〜（２）を満足している。
【００５０】
０．７≦ｘ≦１．３  ...（１）
０．８≦ｚ≦１．２  ...（２）
【００５１】
また、ＣｏサイトのＣｏと元素Ｍ（Ｚｎ及びＮｉ）の総量に対する元素Ｍの含有モル比（以下、「元素Ｍの置換モル比」という。）ｙ／２のｙは、ＣｏサイトのＺｎとＮｉとの配合比率に応じ、数式（３）、（４）を満足するように形成されている。
【００５２】
具体的には、元素ＭがＺｎで形成されている場合、及び前記Ｚｎの含有量がモル比換算で前記Ｎｉの含有量以上となるように元素Ｍが配合されている場合、すなわち、数式（３ａ）が成立する場合は、ｙは数式（３）を満足している。
【００５３】
０．５≦ｕ≦１．０  ...（３ａ）
０≦ｙ≦０．８      ...（３）
【００５４】
一方、元素ＭがＮｉで形成されている場合、及び前記Ｚｎの含有量がモル比換算で前記Ｎｉの含有量未満となるように元素Ｍが配合されている場合、すなわち数式（４ａ）が成立する場合は、ｙは数式（４）を満足している。
【００５５】
０≦ｕ＜０．５      ...（４ａ）
０≦ｙ≦１．６      ...（４）
【００５６】
このように本酸化物セラミックスは、一般式（Ａ）が、数式（１）及び（２）を満足し、かつＣｏサイトのＺｎとＮｉとの配合比率に応じ、数式（３）及び（４）を満足しており、これにより良好な絶縁性を有すると共に、室温かつ実質的なゼロ磁界（ゼロ磁界及びゼロ磁界近傍域）で大きな電気磁気結合係数を得ることができ、かつ低磁界で良好な電気分極を得ることが可能となり、大きな電気磁気効果を発現することができる。
【００５７】
すなわち、電気磁気効果を示す強磁性誘電体材料では、螺旋型の磁気秩序が生じると電気分極Ｐが誘起され、電界によって電気分極の方向を操作することにより磁気秩序が操作できることから、電気分極Ｐと磁気秩序との間には密接な関係がある。したがって、数式（５）に示すように、磁界の変化に対する電気分極Ｐの変化を電気磁気結合係数αと定義することにより、該電気磁気結合係数αで強磁性誘電特性を評価することができる。
【００５８】
α＝μ０（ｄＰ/ｄＢ）...（５）
【００５９】
ここで、μ０は真空の透磁率（＝４π×１０-7Ｈ／ｍ）である。
【００６０】
一方、電気磁気電流の電流密度Ｊは、数式（６）で表わすことができる。
【００６１】
Ｊ＝ｄＰ／ｄｔ  ...（６）
【００６２】
したがって、電気磁気電流の電流密度Ｊを時間ｔで積分することにより、電気分極Ｐを求めることができる。
【００６３】
また、磁界Ｂの変化に対する電気分極Ｐの変化は、数式（７）で表わされる。
【００６４】
ｄＰ／ｄＢ＝（ｄＰ／ｄｔ）／（ｄＢ／ｄｔ）＝Ｊ／（ｄＢ／ｄｔ）...（７）
【００６５】
ここで、ｄＢ／ｄｔは磁場の掃引速度を示している。
【００６６】
数式（７）に上記数式（５）を代入すると電気磁気結合係数αは数式（８）で表わすことができる。
【００６７】
α＝（μ０・Ｊ）／（ｄＢ／ｄｔ）...（８）
したがって、電気磁気結合係数αは、真空の透磁率μ０と電流密度Ｊとの積を磁界の掃引速度（ｄＢ／ｄｔ）で除算することにより求めることができる。
【００６８】
また、電気磁気結合係数αは、数式（８）から明らかなように、電気磁気電流の電流密度Ｊが大きいほど大きくなる。したがって電気分極Ｐの変化率が大きいほど電気磁気結合係数αは大きくなって巨大な電気磁気効果を得ることができ、強磁性誘電体となる。さらに、電気磁気結合係数αは、磁界Ｂを掃引することで生じる電気分極Ｐから求められることから、電界を印加した際の磁化の変化とほぼ等価であり、したがって、電気磁気結合係数αが大きいほど、逆の効果である電圧を印加した際の磁化や透磁率の変化も大きくなる。
【００６９】
そして、本実施の形態では、上述したように、一般式（Ａ）が、数式（１）及び（２）を満足し、かつＣｏサイトのＺｎとＮｉとの配合比率に応じ、数式（３）及び（４）を満足しているので、低磁界で良好な電気分極Ｐを得ることができ、実質的なゼロ磁界で大きな電気磁気結合係数αを得ることができる。
【００７０】
本実施の形態では、電気分極Ｐは低磁界で特定方向に誘起され、実質的なゼロ磁界で一旦ほぼゼロになって消滅し、その後、ゼロ磁界を挟んで極性が反転すると、電気分極Ｐも反転する。例えば、印加磁界の極性が正から負に反転すると、電気分極の極性も正から負に反転し、印加磁界の極性が負から正に反転すると、電気分極の極性も負から正に反転する。
【００７１】
そして、このように磁界の極性反転に伴い、電気分極Ｐの極性が反転すると、上述した特定方向とは逆方向に電気分極Ｐが誘起され、これにより低磁界で良好な電気分極Ｐを得ることができる。また、分極の方向は、後述する磁場中で行う電界分極処理の極性に依存し、所望の分極方向に調整することができる。
【００７２】
すなわち、従来の強磁性誘電体材料、例えば上記特許文献３のような六方晶Ｚ型結晶構造の酸化物セラミックスでは、印加磁界の極性が正から負に反転しても、電気分極の極性は反転しなかったが、本酸化物セラミックスは、このような非反転タイプの強磁性誘電体材料と同等程度の電気分極Ｐを確保することができる。
【００７３】
このように印加磁界の反転に伴い、実質的なゼロ磁界で電気分極Ｐの極性が反転することから、前記ゼロ磁界での電気分極Ｐの変化率も大きくなり、これにより前記ゼロ磁界で従来に比べ格段に大きな電気磁気結合係数αを得ることが可能となる。
【００７４】
具体的には従来の強磁性誘電体材料、例えば特許文献３のような六方晶Ｚ型結晶構造の酸化物セラミックスに比べても、室温で３倍程度の格段に大きな電気磁気結合係数を得ることができる。
【００７５】
ここで、Ｂａの置換モル比ｘ／２のｘを、上記数式（１）に示すように０．７〜１．３の範囲としたのは、Ｂａの置換モル比ｘ／２のｘが０．７未満又は１．３超になっても、０．２ＭＰａ以上の酸素雰囲気で熱処理することにより絶縁性は十分に確保できるが、室温で螺旋型の磁気秩序相を誘起するのが困難となり、電気分極を生成できなくなるおそれがあるからである。
【００７６】
また、元素Ｍの置換モル比ｙ／２のｙを、ＣｏサイトのＺｎとＮｉとの配合比率に応じ、数式（３）及び（４）に示すようにしたのは、元素Ｍの置換モル比ｙ／２のｙが０．８（ｕが０．５≦ｕ≦１．０の場合）又は１．６（ｕが０≦ｕ＜０．５の場合）を超えると、Ｃｏの含有モル量が過少となって室温で電気磁気電流を計測できなくなり、電気分極を生成できなくなるおそれがあるからである。
【００７７】
また、焼成後の熱処理雰囲気を考慮すると、元素Ｍの置換モル比ｙ／２のｙは０．４以下が好ましい。後述するように絶縁性を向上させるために、通常、焼成後のセラミック焼結体に熱処理を施すが、元素Ｍの置換モル比ｙ／２のｙを０．４超とした場合、十分な絶縁性の向上を図るためには、焼成後の熱処理を０．２ＭＰａ以上の高酸素雰囲気で行なう必要がある。これに対し、元素Ｍの置換モル比ｙ／２のｙを０．４以下に抑制してＣｏの含有モル量を増量させると、焼成後の熱処理を大気雰囲気（０．１ＭＰａ）下で行なっても十分な絶縁性が得られることから、量産性、生産コスト等を考慮すると、元素Ｍの置換モル比ｙ／２のｙは０．４以下が好ましい。
【００７８】
また、Ａｌの置換モル比ｚ／１２のｚを、上記数式（２）に示すように０．８〜１．２の範囲としたのは以下の理由による。
【００７９】
すなわち、Ａｌの置換モル比ｚ／１２のｚが０．８未満になると、室温で螺旋型の磁気秩序相を誘起するのが困難となり、電気分極を生成できなくなるおそれがある。
【００８０】
一方、Ａｌの置換モル比ｚ／１２のｚが１．２を超えると、上述と同様、絶縁性は十分に確保できるものの、Ａｌの固溶限界を超えてしまって六方晶Ｙ型結晶相以外の異相が生成されやすくなり、このため異相が電気磁気特性の発現を阻害し、その結果電気分極を得るのが困難になる。
【００８１】
尚、上記実施の形態では、Ｓブロック、Ｔブロックの積層周期を有する六方晶Ｙ型結晶構造のフェライト化合物について詳述したが、積層周期の周期構造が一部崩れ、結晶の対称性が六方晶系よりも低い晶系であってもよい。
【００８２】
また、結晶格子の所定原子位置に配位されたイオンが、前記所定原子位置から若干変位し、結晶の対称性が六方晶系よりも低い晶系であってもよい。例えば、六方晶Ｙ型結晶構造では、結晶を構成するＯ2-、Ｃｏ2+等のイオンは、結晶の対称性を記述する空間群がＰ６３／ｍｍｃで定義される所定原子位置に配される。しかるに、本発明は、上記イオンが前記所定原子位置から移動して他の空間群で定義される原子位置に配され、結晶の対称性が六方晶系よりも低くなっているような結晶構造にも適用できる。
【００８３】
すなわち、本酸化物セラミックスは、少なくともＳｒ、Ｂａ、Ｃｏ、Ｆｅを含有したフェライト化合物に上述した所定量のＳｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ａｌを含有させるのが重要であり、結晶の対称性が六方晶系よりも若干低い晶系であっても、本発明の所期の目的を達成することができる。
【００８４】
次に、本酸化物セラミックスの製造方法を詳述する。
【００８５】
まず、セラミック素原料としてＦｅ２Ｏ３等のＦｅ化合物、ＳｒＣＯ３等のＳｒ化合物、ＢａＣＯ３等のＢａ化合物、ＺｎＯ等のＺｎ化合物、ＮｉＯ等のＮｉ化合物、Ｃｏ３Ｏ４等のＣｏ化合物、及びＡｌ２Ｏ３等のＡｌ化合物を用意する。
【００８６】
そして、焼成後の組成において、上記一般式（Ａ）が、数式（１）、（２）を満足し、かつＣｏサイトのＺｎとＮｉとの配合比率に応じ数式（３）、（４）を満足するように、各セラミック素原料を秤量する。
【００８７】
次に、これら秤量されたセラミック素原料を部分安定化ジルコニウム（以下、「ＰＳＺ」という。）ボール等の粉砕媒体、分散剤及び純水等の溶媒と共にポットミル等の粉砕機に投入し、十分に混合粉砕し、混合物を得る。
【００８８】
次に、上記混合物を乾燥させ、整粒した後、１０００〜１１００℃の温度で大気雰囲気下、所定時間仮焼し、仮焼物を得る。
【００８９】
次いで、この仮焼物を整粒した後、粉砕媒体、分散剤、及びエタノールやトルエン等の有機溶媒と共に、再度粉砕機に投入し、十分に混合粉砕を行い、その後、バインダ溶液を添加し、十分に混合し、これによりセラミックスラリーを得る。
【００９０】
尚、バインダ溶液は、特に限定されるものではなく、例えばポリビニルブチラール樹脂等の有機バインダをエタノールやトルエン等の有機溶媒に溶解させ、必要に応じて可塑剤等の添加物を添加したものを使用することができる。
【００９１】
次いで、このように形成されたセラミックスラリーをドクターブレード法等の成形加工法を使用してシート状に成形し、所定寸法に切断し、セラミックグリーンシートを得る。そして、このセラミックグリーンシートを所定枚数積層して圧着した後、所定寸法に切断し、セラミック成形体を得る。
【００９２】
次に、このセラミック成形体を、大気雰囲気下、３００〜５００℃で脱バインダ処理し、その後１１５０〜１２５０℃で大気雰囲気下、焼成処理を行ない、セラミック焼結体を得る。
【００９３】
そしてその後、元素Ｍの置換モル比ｙ／２のｙに応じ、０．１ＭＰａ（大気圧）、又は０．２ＭＰａ以上の酸素濃度雰囲気下、十分に熱処理を行い、これにより酸化物セラミックスが作製される。
【００９４】
このように本酸化物セラミックスによれば、少なくともＳｒ、Ｂａ、Ｃｏ、及びＦｅを含有したフェライト化合物で形成され、一般式（Ａ）が、数式（１）、（２）を満足し、かつＣｏサイトのＺｎとＮｉとの配合比率に応じ数式（３）、（４）を満足しているので、磁気バイアスを要することなく室温かつ実質的なゼロ磁界で大きな電気磁気結合係数αを得ることができる。また、低磁界で良好な電気分極Ｐを得ることができ、室温で巨大な電気磁気効果を発現できる強磁性誘電体の酸化物セラミックスを得ることができる。
【００９５】
次に、本酸化物セラミックスを使用したセラミック電子部品について詳述する。
【００９６】
図１は、本発明に係るセラミック電子部品としての可変インダクタの一実施の形態を示す正面図であり、図２は、その断面図である。
【００９７】
この可変インダクタは、上記酸化物セラミックスで形成された部品素体１と、該部品素体１の両端部に形成された外部電極２ａ、２ｂとを有している。
【００９８】
また、この可変インダクタは、高周波信号が流れた際に部品素体１内を磁束が通過するようにコイルが配されている。具体的には、この実施の形態では、Ｃｕ等の導電性材料で形成されたコイル４が、外部電極２ａと外部電極２ｂとを懸架するように巻回されている。
【００９９】
さらに、部品素体１には、内部電極３ａ〜３ｃが並列状に埋設されている。そして、これら内部電極３ａ〜３ｃのうち、内部電極３ａ、３ｃは一方の外部電極２ａに電気的に接続され、内部電極３ｂは他方の外部電極２ｂに接続されている。このセラミック電子部品は、内部電極３ａと内部電極３ｂ、及び内部電極３ｂと内部電極３ｃとの間で静電容量の取得が可能とされている。
【０１００】
尚、外部電極２ａ、２ｂ及び内部電極３ａ〜３ｃを形成する電極材料としては、良導電性を有するものであれば、特に限定されるものではなく、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ等各種金属材料を使用することができる。
【０１０１】
このように構成された可変インダクタでは、部品素体１が、上述した強磁性誘電体からなる酸化物セラミックスで形成され、かつコイル４が外部電極２ａと外部電極２ｂとを懸架するように巻回されているので、コイル４に高周波信号が入力されると、矢印Ａ方向に生じた磁束が部品素体１内を通過し、コイルの巻き数や素子形状、及び部品素体１の透磁率に応じたインダクタンスが得られる。また、外部電極２ａ、２ｂに電圧（電界）が印加されると、電気磁気効果により磁化の変化が生じ、コイルのインダクタンスＬを変化させることが可能となる。そして、電圧を変化させることにより、インダクタンスＬの変化率ΔＬを制御することが可能となる。
【０１０２】
そして、部品素体１が、上述した本発明の酸化物セラミックスで形成されているので、絶縁性が良好で、室温かつ実質的なゼロ磁界で大きな電気磁気結合係数が得られることから磁気バイアスを要することもなく、また低磁場で電気分極を得ることができることから巨大な電気磁気効果を有する可変インダクタを得ることができる。
【０１０３】
上記可変インダクタは、以下のようにして製造することができる。
【０１０４】
まず、上記酸化物セラミックスの製造方法と同様の方法・手順で、セラミックグリーンシートを作製する。
【０１０５】
次いで、Ｐｄ等の導電性材料を主成分とする内部電極用導電性ペーストを用意する。そして、内部電極用導電性ペーストをセラミックグリーンシートに塗布し、該セラミックグリーンシートの表面に所定パターンの導電層を形成する。
【０１０６】
この後、導電層の形成されたセラミックグリーンシートと導電膜の形成されていないセラミックグリーンシートとを所定順序で積層し、その後、所定寸法に切断し、セラミック成形体を得る。
【０１０７】
次に、このセラミック成形体を、大気雰囲気下、３００〜５００℃で脱バインダ処理し、その後１１５０〜１２５０℃で大気雰囲気下、焼成処理を行ない、セラミック焼結体を得る。
【０１０８】
その後、元素Ｍの置換モル比ｙに適した所定の酸素雰囲気中で熱処理を行い、部品素体１を作製する。
【０１０９】
次いで、この部品素体１の両端部にＡｇ等を主成分とする外部電極用導電性ペーストを塗布し、焼付処理を行って外部電極で２ａ、２ｂを作製し、その後、分極処理を行う。
【０１１０】
まず、室温で所定の磁界を印加して磁界分極を行い、次いで、磁界の方向と直交する方向に所定の電界を印加し、電界分極を行い、これにより可変インダクタが作製される。このように磁界中で分極処理を行うことにより、より大きな電気磁気効果を得ることができる。
【０１１１】
そして、最後に外部電極２ａと外部電極２ｂとを懸架するようにコイル４を部品素体１の周囲に巻回し、これにより可変インダクタが製造される。
【０１１２】
尚、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。上記実施の形態では、可変インダクタについて説明したが、本発明の酸化物セラミックスは、室温かつ実質的なゼロ磁界で大きな電気磁気結合係数を得ることができ、低磁界で電気分極を誘起して大きな電気磁気効果を発現できることから、可変インダクタ以外の各種セラミック電子部品にも適用可能である。すなわち、磁界の大きさに応じて電流を出力する磁気センサ、コイルに流れた電流が形成する磁界の大きさに応じて電流を出力する電流センサ、電界で磁化を制御する不揮発性メモリ、可変容量デバイス等の実現が可能となる。
【０１１３】
また、上記実施の形態では、磁界中で磁界方向と直交する方向に電界分極を行なっているが、結晶粒子が多結晶体の場合は、磁界の方向と電界分極の方向は同一方向であっても大きな電気磁気効果を得ることができる。
【０１１４】
また、磁界分極後に、磁界を非印加状態とし、電界分極を行なっても大きな電気磁気効果を得ることができ、使用形態や環境等に応じて適宜選択することができる。
【０１１５】
また、上記実施の形態では、本酸化物セラミックスの一例として、一般式（Ａ）を挙げたが、少なくともＳｒ、Ｂａ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ａｌを所定範囲内で含んでいればよく、例えばＺｒ等の添加物を含有していても良い。また、Ｏ（酸素）の含有モル比についても、特性に影響を及ぼさない範囲で理論化学量論比からの若干のズレは許容される。さらに、絶縁抵抗の改善のためにＭｇＯやＺｒＯ２を添加してもよく、主成分が本発明の範囲内の酸化物セラミックスで構成されていれば、同様の効果を得ることが可能である。
【０１１６】
次に、本発明の実施例を具体的に説明する。
【実施例１】
【０１１７】
セラミック素原料としてＦｅ２Ｏ３、ＳｒＣＯ３、ＢａＣＯ３、Ｃｏ３Ｏ４、ＺｎＯ、及びＡｌ２Ｏ３を用意した。【０１１８】
そして、焼成後のＢａの置換モル比ｘ／２のｘ、Ｚｎの置換モル比ｙ／２のｙ、Ａｌの置換モル比ｚ／１２のｚが、表１に示す組成となるようにセラミック素原料を秤量した。【０１１９】
次に、このようにして秤量されたセラミック素原料を水系高分子分散剤（花王社に製、カオーセラ２２１０）及び純水をＰＳＺボールと共にポリエチレン製のポットミルに投入し、１６時間混合粉砕し、混合物を得た。【０１２０】
次に、上記混合物を乾燥させ、整粒した後、大気雰囲気下、１１００℃の温度で４時間仮焼し、仮焼物を得た。【０１２１】
一方、別途、ポリビニルブチラール系バインダ樹脂（積水化学工業社製、エスレックＢ「ＢＭ−２」）をエタノールとトルエンの混合溶媒に溶解させ、可塑剤を添加してバインダ溶液を作製した。【０１２２】
次いで、上記仮焼物を整粒した後、溶剤系分散剤（花王社製、カオーセラ８０００）、及びエタノールとトルエンの混合溶媒をＰＳＺボールと共にポットミルに投入し、２４時間混合粉砕し、その後、上記バインダ溶液を添加し、再度１２時間混合し、これによりセラミックスラリーを得た。【０１２３】
次いで、このように作製されたセラミックスラリーをドクターブレード法を使用し、厚みが約５０μｍのシート状に成形し、金型を使用して所定寸法に切断し、セラミックグリーンシートを得た。そして、このセラミックグリーンシートを所定枚数積層し、１９６ＭＰａの圧力で圧着し、切断して長さ：１２ｍｍ、幅：１２ｍｍ、厚み：０．６ｍｍの試料番号１〜２５のセラミック成形体を作製した。【０１２４】
次に、試料番号１〜２５のセラミック成形体を、大気雰囲気下、５００℃で脱バインダ処理を行った後、１２００℃で大気雰囲気下、１８時間焼成処理を行ない、試料番号１〜２５のセラミック焼結体を作製した。【０１２５】
次いで、試料番号１〜２５のセラミック焼結体を０．１ＭＰａ（１気圧）又は１ＭＰａ（１０気圧）の酸素雰囲気中、１０９０℃の温度で１０時間熱処理を行ない、これにより試料番号１〜２５の各部品素体を作製した。【０１２６】
具体的には、試料番号４〜６、８、１３、１５、及び２２〜２５の試料については、０．１ＭＰａの酸素雰囲気（大気雰囲気）中で焼成後の熱処理を行い、その他の試料については、１ＭＰａの酸素雰囲気中で焼成後の熱処理を行い、部品素体を作製した。【０１２７】
部品素体の寸法は、長さ：１０ｍｍ、幅：１０ｍｍ、厚み：０．５ｍｍであった。【０１２８】
次に、上記部品素体の両主面にＰｔをターゲット物質にしてＤＣスパッタリングを行い、厚みが約３００ｎｍの表面電極を作製し、試料番号１〜２５の各試料を得た。尚、ＤＣスパッタリングは、５ｍｍＴに調整された真空容器中にＡｒガスを供給し、１５０Ｗの電力を供給して行った。【０１２９】
そして、試料番号１〜２５の各試料について、誘導結合プラズマ発光分光（ＩＣＰ）法及び蛍光Ｘ線分析（ＸＲＦ）法を使用して組成分析したところ、各試料は表１で表される組成を有することが確認された。また、各試料について、Ｘ線回折（ＸＲＤ）法で結晶構造を調べたところ、六方晶Ｙ型結晶構造を有していることが確認された。【０１３０】
〔試料の評価〕
試料番号１〜２５の各試料について、高抵抗測定計（米国ケースレー・インスツルメント社製、６４８７）を使用し、比抵抗ρを測定したところ、５０ＭΩ・ｃｍ以上の比抵抗ρを有し、十分な絶縁性が得られたことが確認された。【０１３１】
次に、試料番号１〜２５の各試料に分極処理を施した。【０１３２】
図３は、分極処理装置を模式的に示した斜視図である。【０１３３】
すなわち、この分極処理装置は、部品素体２１の両主面に表面電極２２ａ、２２ｂが形成された試料２３に信号線２４ａ、２４ｂが接続され、該信号線２４ａと信号線２４ｂとの間には直流電源２５が介装されている。【０１３４】
尚、試料２３は、上述したよう内部電極を有しており、該試料２３に印加される磁界の方向（矢印Ｂで示す。）と電気分極が行われる電界の方向（矢印Ｃで示す。）とが直交するように配されている。【０１３５】
そして、まず、電磁石（図示せず。）を使用し、室温で１．５Ｔの直流磁場を１分間印加し、矢印Ｂ方向に磁場分極を行った。次いで、表面電極２２ａ、２２ｂ間に８００Ｖ／ｍｍの電界を印加しつつ、磁場の大きさを１．５Ｔから０．５Ｔまで徐々に低下させ、０．５Ｔの磁場中で３分間、矢印Ｃ方向に電気分極を行った。このように磁場中で分極処理を行って単分域化することにより、より大きな電気磁気効果を得ることが可能となる。ここでは、磁場と電場を直交するように分極処理を行ったが、磁場と電場が平行するように分極処理を行っても、略同等の電気分極Ｐ及び電気磁気結合係数αが得られることを確認している。【０１３６】
また、印加する電場は、大きいほど好ましく、分極温度や組成にも依るが２００Ｖ／ｍｍ以上が好ましい。また、印加磁場のついては、螺旋秩序が壊れて強誘電相から常誘電相となる磁場（室温の場合は、約１．２Ｔ以上）を印加し、電場を印加した状態で強誘電相が誘起される磁場（室温の場合は、１．２〜０．０５Ｔ）まで低下させるのが好ましい。【０１３７】
次に、電界及び磁界を非印加状態とし、評価試料を１時間程度放置した。このように分極処理を行った後、所定時間放置することにより、更に大きな電気磁気効果を得ることが可能となる。【０１３８】
次に、各試料の電気磁気電流を測定し、特性を評価した。【０１３９】
図４は、試料２３の特性評価装置を模式的に示した斜視図である。【０１４０】
この特性評価装置は、図４の直流電源２５に代えてピアコンメータ（米国ケースレー・インスツルメント社製、６４８７）２６が設けられており、評価試料は、図５と同様、印加する磁界の方向と電気分極時の電界の方向とが直交するように配されている。【０１４１】
そして、低温クライオスタット（東陽テクニカ製社製、ＬＮ−Ｚ型）で２５℃の温度に制御しながら、電磁石を使用し、０〜０．２Ｔの磁場範囲で、０．１〜１．７Ｔ／分の速度で複数回往復掃引し、その時に試料から吐き出される電荷、すなわち電気磁気電流をピアコンメータ２６で計測した。【０１４２】
また、上記各試料のうち、焼成後熱処理を０．１ＭＰａの酸素雰囲気中で焼成後の熱処理を行った試料番号４〜６、８、１３、１５、及び２２〜２５の試料については、電気磁気特性の挙動をより詳細に評価するため、物理特性測定装置（カンタム・デザイン社製、ＰＰＭＳ）を使用し、以下の方法で分極処理及び電気磁気電流の測定を行った。【０１４３】
すなわち、図３と同様に配された試料２３に対し、超電導磁石（図示せず。）を使用し、３００Ｋの温度で−５Ｔの直流磁界を１分間印加し、矢印Ｂ方向に磁界分極を行った。次いで、この状態で表面電極２２ａ、２２ｂ間に４〜８ｋＶ／ｃｍの電界を印加しつつ、１８ｍＴ／ｓの速度で−５Ｔから−０．５Ｔまで変化させ、測定試料を単分域化した後、電界及び磁界を非印加状態とした。【０１４４】
次に、図３の直流電源２５に代えてエレクトロメータ（米国ケースレー・インスツルメント社製、６５１７Ａ）を信号線２４ａと信号線２４ｂとの間に介装し、約０．５〜１Ｔ／minの速度で磁界を掃引しながら、その時に試料から吐き出される電荷、すなわち電気磁気電流をエレクトロメータで計測した。【０１４５】
次いで、これら計測された電気磁気電流の電流密度Ｊを時間で積分し、強誘電体の指標となる電気分極Ｐを求めた。【０１４６】
表１は、試料番号１〜２５の各試料について、その組成、焼成後熱処理の酸素雰囲気、及び電気分極Ｐを示している。【０１４７】
【表１】
2015025589.tif 000003
【０１４８】
試料番号１は、Ｚｎの置換モル比ｙ／２のｙが１．０であり、Ｚｎの含有量が多いため、電気磁気効果を示すことができなかった。【０１４９】
試料番号２は、Ｚｎの置換モル比ｙ／２のｙが０．９であり、Ｚｎの含有量が多いため、電気磁気電流を測定できず、電気分極Ｐを得ることができなかった。【０１５０】
試料番号７は、Ｂａの置換モル比ｘ／２のｘが１．４であり、Ｂａに対するＳｒのモル比が相対的に少なくなり、絶縁性は良好であるが、室温では電気磁気電流を測定することができず、電気分極Ｐが得られなかった。【０１５１】
試料番号９は、Ｂａの置換モル比ｘ／２のｘが０．６であり、Ｂａに対するＳｒのモル比が相対的に多くなり、この場合も絶縁性は十分であるが、室温では電気磁気電流を測定することができず、電気分極Ｐが得られなかった。【０１５２】
試料番号１０及び１１は、Ａｌの置換モル比ｚ／１２のｚが０．７と少なく、室温では電気分極Ｐを生じる螺旋型の磁気構造が誘起されず、電気磁気電流を測定することができなかった。【０１５３】
試料番号１６及び１７は、Ａｌの置換モル比ｚ／１２のｚが１．３と多く、絶縁性は良好であるが、異相が生成し、該異相の生成によって電気磁気特性の発現が阻害され、室温では電気磁気電流を測定できず、電気分極Ｐが得られなかった。【０１５４】
これに対し試料番号３〜６、８、１２〜１５、１８〜２５は、Ｂａの置換モル比ｘ／２のｘが０．７〜１．３、Ｚｎの置換モル比がｙ/２のｙが０．８以下、及びＡｌの置換モル比ｚ／１２のｚが０．８〜１．２であり、いずれも本発明範囲内にあるので、室温で５．０μＣ／ｍ２以上の良好な電気分極Ｐを有する電気磁気効果を発現する強磁性誘電体が得られることが分かった。【０１５５】
特に、Ｚｎの置換モル比ｙ／２のｙが０．４以下であってＣｏサイトのＣｏ含有量が多い試料番号４〜６、８、１３、１５、及び２２〜２５は、焼成後の熱処理を０．１ＭＰａで行っても、１０μＣ／ｍ２以上の大きな電気分極Ｐを得ることができ、大きな電気磁気効果を発現できることが分かった。【０１５６】
すなわち、Ｚｎの置換モル比ｙ／２のｙが０．４以下となったＣｏサイトのＣｏ含有量が多くなると、０．１ＭＰａの酸素雰囲気で熱処理を行っても、１０μＣ／ｍ２以上の大きな電気分極Ｐを得ることができ、したがって、Ｚｎの置換モル比ｙ／２のｙを０．４以下に抑制することにより、より簡便な製造プロセスで大きな電気磁気効果を発現できることが分かった。【０１５７】
図５及び図６は試料番号５の電気磁気特性を示している。【０１５８】
図５は、試料番号５は、磁界及び電流密度Ｊの経時変化を示す図であり、横軸は時間（ｓ）、右縦軸は磁界（Ｔ）、左縦軸は電流密度Ｊ（μＡ／ｍ２）である。【０１５９】
また、図６は、試料番号５の電気分極Ｐ及び電流密度Ｊの経時変化を示す図であり、横軸は時間（ｓ）、右縦軸は電気分極Ｐ（μＣ／ｍ２）、左縦軸は電流密度Ｊ（μＡ／ｍ２）である。【０１６０】
この図５に示すように、磁界を−０．２Ｔ〜＋０．２Ｔの範囲で一定の速度で複数回往復掃引すると、ゼロ磁界近傍で試料から電気磁気電流が流れ、電流密度Ｊが得られる。すなわち、−０．２Ｔ〜＋０．２Ｔ〜−０．２Ｔと連続掃引しても減衰することなく、ゼロ磁界で電気磁気電流が観測されている。【０１６１】
そして、この電気磁気電流の電流密度Ｊを積分すると、電気分極Ｐが求まり、図６のような電気分極特性が得られる。【０１６２】
この電気分極特性は、低磁界で電気分極Ｐが特定方向に誘起され、実質的にゼロ磁場となるゼロ磁場近傍域で電気分極Ｐが一旦ゼロとなって消滅し、磁界が負から正又は正から負に反転すると電気分極Ｐも前記特定方向とは逆方向に誘起されている。【０１６３】
このように本実施例では、磁界の極性が反転すると、電気分極Ｐの極性も反転することが分かる。【０１６４】
そして、この図６から明らかなように、３００Ｋの室温かつ低磁界で電気分極Ｐが１７．５μＣ／ｍ２となり、特許文献３のような六方晶Ｚ型結晶構造と同等以上の電気分極Ｐが得られることが分かった。【０１６５】
尚、良好な電気分極Ｐが得られた他の本発明試料（試料番号３、４、６、８、１３、１５、及び２２〜２５）についても、電気磁気特性を測定したところ、試料番号５と同様、磁界の極性が反転すると、電気分極Ｐの極性も反転する電気磁気特性を示すことを確認した。【０１６６】
以上、各試料で明らかにしたように、室温かつ低磁界で強磁性誘電特性を有する酸化物セラミックスが得られることが分かった。【０１６７】
次に、電気磁気結合係数αを〔発明を実施するための形態〕でも述べた数式（８）に基づき求めた。【０１６８】
α＝（μ０・Ｊ）／（ｄＢ／ｄｔ）...（８）【０１６９】
ここで、真空の透磁率μ０は、４π×１０-7Ｈ／ｍである。【０１７０】
図７は磁界と電気磁気結合係数αとの関係を示す図であり、横軸が磁界（Ｔ）、縦軸が電気磁気結合係数α（ｐｓ／ｍ）である。【０１７１】
この図７から明らかであるように、実質的なゼロ磁場で電気磁気結合係数αが約１４５０ｐｓ／ｍとなり、特許文献３（最大４７０ｐｓ／ｍ）に比べても３倍以上の大きな電気磁気結合係数αを有する強磁性誘電体材料を得ることができることが分かった。【０１７２】
すなわち、本発明の酸化物セラミックスは、室温かつ実質的なゼロ磁場で１０００ｐｓ／ｍ以上の電気磁気結合係数αを得ることができ、電気分極Ｐも５．０μＣ／ｍ２以上、特にＣｏサイトのＺｎの置換モル比ｙ／２のｙを０．４０以下に抑制した場合は、電気分極Ｐが１０μＣ／ｍ２以上の大きな電気磁気効果を発現することが分かった。
【実施例２】
【０１７３】
セラミック素原料としてＦｅ２Ｏ３、ＳｒＣＯ３、ＢａＣＯ３、Ｃｏ３Ｏ４、ＮｉＯ、及びＡｌ２Ｏ３を用意した。【０１７４】
そして、焼成後のＢａの置換モル比ｘ／２のｘ、Ｎｉの置換モル比ｙ／２のｙ、Ａｌの置換モル比ｚ／１２のｚが、表２に示す組成となるようにセラミック素原料を秤量した。【０１７５】
その後は、全試料について、焼成後の熱処理を１ＭＰａの酸素雰囲気中で行った以外は、実施例１と同様の方法・手順で試料番号３１〜５５の試料を作製した。【０１７６】
そして、試料番号３１〜５５の各試料について、実施例１と同様の方法・手順で組成分析し、結晶構造を調べたところ、各試料は表２で表される組成を有し、六方晶Ｙ型結晶構造を有していることが確認された。また、試料番号３１〜５５の各試料について、実施例１と同様の方法・手順で比抵抗ρを測定したところ、５０ＭΩ・ｃｍ以上の比抵抗ρを有し、十分な絶縁性が得られたことが確認された。【０１７７】
次に、試料番号３１〜５５の各試料について、実施例１と同様の方法・手順で電気磁気電流を測定し、計測された電気磁気電流の電流密度Ｊを時間で積分し、強誘電体の指標となる電気分極Ｐを求めた。【０１７８】
表２は、試料番号３１〜５５の各試料について、その組成、及び電気分極Ｐを示している。【０１７９】
【表２】
2015025589.tif 000004
【０１８０】
試料番号３１は、Ｎｉの置換モル比ｙ／２のｙが２．０であり、Ｎｉの含有量が多いため、電気磁気効果を示すことができなかった。【０１８１】
試料番号３２は、Ｎｉの置換モル比ｙ／２のｙが１．８であり、Ｎｉの含有量が多いため、電気磁気電流を測定できず、電気分極Ｐを得ることができなかった。【０１８２】
試料番号３７は、Ｂａの置換モル比ｘ／２のｘが１．４であり、Ｂａに対するＳｒのモル比が相対的に少なくなり、実施例１の試料番号７と同様、絶縁性は良好であるが、室温では電気磁気電流を測定することができず、電気分極Ｐが得られなかった。【０１８３】
試料番号３９は、Ｂａの置換モル比ｘ／２のｘが０．６であり、Ｂａに対するＳｒのモル比が相対的に多くなり、実施例１の試料番号９と同様、この場合も絶縁性は十分であるが、室温では電気磁気電流を測定することができず、電気分極Ｐが得られなかった。【０１８４】
試料番号４０及び４１は、Ａｌの置換モル比ｚ／１２のｚが０．７と少なく、実施例１の試料番号１０、１１と同様、室温では電気分極Ｐを生じる螺旋型の磁気構造が誘起されず、電気磁気電流を測定することができなかった。【０１８５】
試料番号４６及び４７は、Ａｌの置換モル比ｚ／１２のｚが１．３と多く、実施例１の試料番号１６、１７と同様、絶縁性は良好であるが、異相が生成し、該異相の生成によって電気磁気特性の発現が阻害され、室温では電気磁気電流を測定できず、電気分極Ｐが得られなかった。【０１８６】
これに対し試料番号３３〜３６、３８、４２〜４５、４８〜５５は、Ｂａの置換モル比ｘ／２のｘが０．７〜１．３、Ｎｉの置換モル比がｙ/２のｙが１．６以下、及びＡｌの置換モル比ｚ／１２のｚが０．８〜１．２であり、いずれも本発明範囲内にあるので、室温で５．０μＣ／ｍ２以上の良好な電気分極Ｐを有する電気磁気効果を発現する強磁性誘電体が得られることが分かった。【０１８７】
図８は試料番号３５の磁界及び電流密度Ｊの経時変化を示す図であり、横軸は磁界Ｂ（Ｔ）、右縦軸は電気分極Ｐ（μＣ／ｍ２）、左縦軸は電流密度Ｊ（μＡ／ｍ２）である。電気磁気特性を示している。【０１８８】
この図８に示すように、磁界を−０．２Ｔ〜＋０．２Ｔの範囲で一定の速度で往復掃引すると、ゼロ磁界近傍で試料から電気磁気電流が流れ、電流密度Ｊが得られる。すなわち、−０．２Ｔ〜＋０．２Ｔ〜−０．２Ｔと連続掃引しても減衰することなく、ゼロ磁界で電気磁気電流が観測されている。【０１８９】
このように弱磁場中で電気分極Ｐが誘起され、ゼロ磁界で電気分極Ｐが消滅することが分かった。【０１９０】
また、磁界Ｂの極性が負から正、又は正から負に反転すると電気分極Ｐの極性も正から負、又は負から正に反転することも分かった。【０１９１】
図９は磁界と電気磁気結合係数αとの関係を示す図であり、横軸が磁界（Ｔ）、縦軸が電気磁気結合係数α（ｐｓ／ｍ）である。【０１９２】
図８及びこの図９から明らかであるように、磁界Ｂの極性に応じて電気分極Ｐの極性も変動し、それに連れて電気磁気結合係数αの極性も反転することが確認された。そして、実質的なゼロ磁場で電気磁気結合係数αは、絶対値で約１８００ｐｓ／ｍとなり、大きな電気磁気結合係数αを有する強磁性誘電体材料を得ることができることが分かった。【０１９３】
すなわち、本発明の酸化物セラミックスは、室温かつ実質的なゼロ磁場で大きな電気磁気結合係数αを得ることができ、電気分極Ｐも５．０μＣ／ｍ２以上の大きな電気磁気効果を発現することが分かった。
【実施例３】
【０１９４】
セラミック素原料としてＦｅ２Ｏ３、ＳｒＣＯ３、ＢａＣＯ３、Ｃｏ３Ｏ４、ＺｎＯ、ＮｉＯ、及びＡｌ２Ｏ３を用意した。【０１９５】
そして、焼成後のＢａの置換モル比ｘ／２のｘ、（ＺｎｕＮｉ1-u）の置換モル比ｙ／２のｙ、Ａｌの置換モル比ｚ／１２のｚ、及びＣｏサイトのＺｎとＮｉとの総量に対するＺｎの配合モル比ｕが、表３に示す組成となるようにセラミック素原料を秤量した。【０１９６】
その後は、全試料について焼成後の熱処理を１ＭＰａの酸素雰囲気中で行った以外は、実施例１と同様の方法・手順で試料番号６１〜６６の試料を作製した。【０１９７】
そして、試料番号６１〜６６の各試料について、実施例１と同様の方法・手順で組成分析し、結晶構造を調べたところ、各試料は表３で表される組成を有し、六方晶Ｙ型結晶構造を有していることが確認された。また、試料番号６１〜６６の各試料について、実施例１と同様の方法・手順で比抵抗ρを測定したところ、５０ＭΩ・ｃｍ以上の比抵抗ρを有し、十分な絶縁性が得られたことが確認された。【０１９８】
次に、試料番号６１〜６６の各試料について、実施例１と同様の方法・手順で電気磁気電流を測定し、計測された電気磁気電流の電流密度Ｊを時間で積分し、強誘電体の指標となる電気分極Ｐを求めた。【０１９９】
表３は、試料番号６１〜６６の各試料について、その組成、及び電気分極Ｐを示している。【０２００】
【表３】
2015025589.tif 000005
【０２０１】
試料番号６１〜６６から明らかなように、ＣｏサイトにＺｎ及びＮｉを含有させ、かつＺｎとＮｉとの配合比率を本発明範囲内で異ならせても、室温で５．０μＣ／ｍ２以上の良好な電気分極Ｐを有する電気磁気効果を発現する強磁性誘電体が得られることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【０２０２】
絶縁性が良好で３００Ｋ程度の室温かつ実質的なゼロ磁場で従来に比べ格段に大きな電気磁気結合係数を得ることができ、かつ低磁界で良好な電気分極Ｐを有する強磁性誘電特性の発現可能な酸化物セラミックスを得ることができ、この酸化物セラミックスを使用して可変インダクタや磁気センサ、不揮発性メモリ等の各種セラミック電子部品の実現が可能となる。
【符号の説明】
【０２０３】
１  部品素体
２ａ、２ｂ  外部電極
３ａ〜３ｃ  内部電極
【図１】
2015025589.tif 000006
【図２】
2015025589.tif 000007
【図３】
2015025589.tif 000008
【図４】
2015025589.tif 000009
【図５】
2015025589.tif 000010
【図６】
2015025589.tif 000011
【図７】
2015025589.tif 000012
【図８】
2015025589.tif 000013
【図９】
2015025589.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成28年10月21日(2016.10.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともＳｒ、Ｂａ、Ｃｏ、及びＦｅを含有したフェライト化合物で形成され、
一般式［Ｓｒ2-xＢａｘＣｏ2-y（ＺｎｕＮｉ1-u）ｙＦｅ12-zＡｌｚＯ22］（ただし、０．７≦ｘ≦１．３、０≦ｙ≦０．８、０．８≦ｚ≦１．２、０．５≦ｕ≦１．０、）で表されることを特徴とする酸化物セラミックス。
【請求項２】
少なくともＳｒ、Ｂａ、Ｃｏ、及びＦｅを含有したフェライト化合物で形成され、
一般式［Ｓｒ2-xＢａｘＣｏ2-y（ＺｎｕＮｉ1-u）ｙＦｅ12-zＡｌｚＯ22］（ただし、０．７≦ｘ≦１．３、０≦ｙ≦１．６、０．８≦ｚ≦１．２、０≦ｕ＜０．５）で表されることを特徴とする酸化物セラミックス。
【請求項３】
前記ｙは、０．４以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の酸化物セラミックス。
【請求項４】
強磁性誘電体の指標となる電気磁気結合係数は、印加された磁界が実質的なゼロ磁界で最大値を示すことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の酸化物セラミックス。
【請求項５】
電気分極の極性は、磁界の極性が反転した場合に反転することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の酸化物セラミックス。
【請求項６】
部品素体の表面に外部電極が形成されたセラミック電子部品であって、
前記部品素体が、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の酸化物セラミックスで形成されていることを特徴とするセラミック電子部品。
【請求項７】
コイルが、前記部品素体の透磁率に応じたインダクタンスを有するように配されていることを特徴とする請求項６記載のセラミック電子部品。
【請求項８】
内部電極が、前記部品素体に埋設されていることを特徴とする請求項６又は請求項７記載のセラミック電子部品。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
本発明はこのような知見に基づきなされたものであって、本発明に係る酸化物セラミックスは、少なくともＳｒ、Ｂａ、Ｃｏ、及びＦｅを含有したフェライト化合物で形成され、一般式［Ｓｒ2-xＢａｘＣｏ2-y（ＺｎｕＮｉ1-u）ｙＦｅ12-zＡｌｚＯ22］（ただし、０．７≦ｘ≦１．３、０≦ｙ≦０．８、０．８≦ｚ≦１．２、０．５≦ｕ≦１．０、）で表されることを特徴としている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
また、本発明に係る酸化物セラミックスは、少なくともＳｒ、Ｂａ、Ｃｏ、及びＦｅを含有したフェライト化合物で形成され、一般式［Ｓｒ2-xＢａｘＣｏ2-y（ＺｎｕＮｉ1-u）ｙＦｅ12-zＡｌｚＯ22］（ただし、０．７≦ｘ≦１．３、０≦ｙ≦１．６、０．８≦ｚ≦１．２、０≦ｕ＜０．５）で表されることを特徴としている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
本発明の酸化物セラミックスによれば、少なくともＳｒ、Ｂａ、Ｃｏ、及びＦｅを含有したフェライト化合物で形成され、組成式が上述した一般式で表されるので、室温かつ実質的なゼロ磁界で従来では実現できなかった格段に大きな電気磁気結合係数を得ることができ、かつ低磁界で良好な電気分極を有する強磁性誘電体を得ることができる。
【国際調査報告】
2015025589.tif 000015
2015025589.tif 000016
2015025589.tif 000017
2015025589.tif 000018