(57)【要約】【課題】  高温において高飽和磁束密度・低損失を両立させ直流重畳特性の劣化の小さいＭｎ−Ｚｎフェライトを提供する。【解決手段】  基本組成がＦｅ２Ｏ３：５４．０〜５６．０、ＺｎＯ：６．０〜８．０ｍｏｌ％、残部ＭｎＯからなり、副成分としてＳｉＯ２：０．００２〜０．０１ｗｔ％、ＣａＯ：０．０１〜０．１ｗｔ％、Ｖ２Ｏ５：０．０１〜０．１ｗｔ％、Ｎｂ２Ｏ５：０．０１〜０．１ｗｔ％、ＮｉＯ：０．１〜１．１ｗｔ％、Ｓｂ２Ｏ３：０．０５〜０．２ｗｔ％を同時に添加することを特徴とするＭｎ−Ｚｎフェライト。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基本組成としてＦｅ２Ｏ３：５４．０〜５６．０、ＺｎＯ：６．０〜８．０ｍｏｌ％、残部ＭｎＯからなり、副成分としてＳｉＯ２：０．００２〜０．０１ｗｔ％、ＣａＯ：０．０１〜０．１ｗｔ％、Ｖ２Ｏ５：０．０１〜０．１ｗｔ％、Ｎｂ２Ｏ５：０．０１〜０．１ｗｔ％、ＮｉＯ：０．１〜１．１ｗｔ％、Ｓｂ２Ｏ３：０．０５〜０．２ｗｔ％を同時に添加することを特徴とするＭｎ−Ｚｎフェライト。
【請求項２】
飽和磁束密度が１００℃で４５０ｍＴ以上であり、かつ２０〜１２０℃における損失の最小値（Ｐｃｖ  ｍｉｎ）が８０℃以上にあり、その値が３３０ｋＷ／ｍ３以下（１００ｋＨｚ−２００ｍＴ）である請求項１に記載のＭｎ−Ｚｎフェライト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温度域（１００℃近傍）において高飽和磁束密度でかつ、低損失を有し、直流重畳特性の劣化が小さいフェライト焼成体、およびこれを用いたスイッチング電源用トランス、チョークコイル等に適したＭｎ−Ｚｎフェライトに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型軽量化、高集積化に伴い、電力を供給する電源ラインにも高パワーが要求されると共に、回路の高効率化は欠かせないものになっている。例えば、スイッチング電源を小型化するためには磁束密度が飽和しない範囲でトランスに使用するコアの大きさを決める必要があるため、より高い飽和磁束密度を有する材料が望まれている。また、部品の集積化と回路に供給する電流の大電流化による回路周辺の発熱は大きくなるため、電源に用いられるトランス、チョークコイルは所定の性能を保つことが重要である。特に最近は電源ラインの使用環境温度（１００℃近傍）において高飽和磁束密度かつ、低損失である材料が要求されている。このような材料は初磁化曲線の直線性がよく直流重畳特性が良好である。
【０００３】
例えば、特開２００４−１３７１１２公報ではＦｅ２Ｏ３、ＭｎＯ、ＺｎＯの主組成域の選定、副成分としてＳｉＯ２、ＣａＯ、Ｖ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５を添加することにより１００℃近傍において高飽和磁束密度かつ低損失化を実現し直流重畳の劣化を改善している。
【特許文献１】特開２００４−１３７１１２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような理由により、電源に用いられるトランス、チョークコイルは高温において安定した性能を保つことが要求されている。特に高温度で直流重畳特性の劣化を小さくするためには、さらに高飽和磁束密度かつ低損失化が要求される。
【０００５】
本発明は上記問題点を解決し、１００℃程度の高温においても高飽和磁束密度かつ低損失であり、直流重畳特性が良好なＭｎ−Ｚｎフェライトを提供しようというものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は基本組成としてＦｅ２Ｏ３：５４．０〜５６．０、ＺｎＯ：６．０〜８．０ｍｏｌ％、残部ＭｎＯからなり、副成分としてＳｉＯ２：０．００２〜０．０１ｗｔ％、ＣａＯ：０．０１〜０．１ｗｔ％、Ｖ２Ｏ５：０．０１〜０．１ｗｔ％、Ｎｂ２Ｏ５：０．０１〜０．１ｗｔ％、ＮｉＯ：０．１〜１．１ｗｔ％、Ｓｂ２Ｏ３：０．０５〜０．２ｗｔ％を同時に添加することを特徴とするＭｎ−Ｚｎフェライトである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明が提供するＭｎ−Ｚｎフェライトは、１００℃の高温度においても飽和磁束密度が４５０ｍＴ以上で、かつＰｃｖ  ｍｉｎとなる温度が８０℃以上にあり、そのときのＰｃｖが３３０ｋＷ／ｍ３以下という低い損失をもつことを同時に可能とする。また、高温における直流重畳特性の劣化も小さいことから、電子機器の高集積化および大電流化における発熱の問題に対しても安定した特性を発揮することができるＭｎ−Ｚｎフェライトを提供することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
表１に示した組成となるように高純度の酸化鉄、酸化マンガン、酸化亜鉛を計量・混合し、大気中で９５０℃×２時間仮焼を行った。この仮焼原料に本発明の請求項範囲内でＳｉＯ２  ０．００５ｗｔ％、ＣａＯ  ０．０４ｗｔ％、Ｖ２Ｏ５  ０．０２５ｗｔ％、Ｎｂ２Ｏ５  ０．０３ｗｔ％、ＮｉＯ、Ｓｂ２Ｏ３については表１に示した添加量となるよう加え、アトライターで微粉粒径が１．５μｍとなるまで粉砕した。この粉砕粉にポリビニルアルコールを加えて造粒し、得られた造粒顆粒を外径２４ｍｍ、内径１９ｍｍ、高さ１０ｍｍのトロイダル状に成形した。その後、本焼成においてピーク温度の酸素濃度をコントロールしながら１３４０℃×４時間保持した後、降温することにより焼結サンプルを得た。このようにして得られた試料に巻線（一次３Ｔｓ、二次３Ｔｓ）を施し、Ｂ−Ｈ／Ｚアナライザー（ＨＰ社製５０６０Ａ）にて電力損失（周波数１００ｋＨｚ、最大磁束密度２００ｍＴ、測定温度域２５〜１２０℃）を測定した。また、最大磁界１１９４Ａ／ｍにおける飽和磁束密度も測定した。また適合例８、比較例２についてはこの原料を用いてチョークコイルを作製し、１００℃の直流重畳特性の測定を行い、直流バイアス（以下Ｉｄｃと称す）０ｍＡ時のインダクタンス（Ｌ０）に対する変化率を求めた。測定は１ｋＨｚ、１０ｍＡ、巻線１００Ｔｓの条件におけるＩｄｃ＝０ｍＡのインダクタンスおよび、Ｉｄｃ印加時のインダクタンスをＬＣＲメーター（ＨＰ社製４２８４Ａ）で測定した。またインダクタンスの変化率は（Ｉｄｃ＝０ｍＡ時のインダクタンス（Ｌ０）−Ｉｄｃ印加時のインダクタンス（Ｌ））／Ｉｄｃ＝０ｍＡ時のインダクタンス（Ｌ０）×１００［％］の式にて算出した。１００℃での飽和磁束密度、Ｐｃｖ  ｍｉｎでの電力損失を表１に示す。図１は１００℃における直流重畳特性においてＬの変化率を表したものである。
【０００９】
【表１】
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【００１０】
表１より、適合例１〜９の組成ではＰｃｖ  ｍｉｎとなる温度が８０℃以上にあり、３３０ｋＷ／ｍ３以下という低い損失が得られている。また同時に１００℃における飽和磁束密度は４５０ｍＴ以上と非常に高い値が得られている。
【００１１】
請求項の範囲外である組成の比較例１、２では、損失の増大、１００℃における飽和磁束密度の低下が認められる。また、比較例３、４の通り請求項の範囲外でＳｂ２Ｏ３を含有した場合においても損失の増大、飽和磁束密度の低下が認められる。
【００１２】
基本組成はＦｅ２Ｏ３：５４．０〜５６．０、ＺｎＯ：６．０〜８．０ｍｏｌ％、残部ＭｎＯの範囲に限定した。その理由は、上記主組成域で副成分として所定のＮｉＯを添加した場合にトランス、チョークコイルの実駆動温度以上（一般的に８０℃以上）にＰｃｖ  ｍｉｎ温度に設定し、この温度範囲で損失が小さいこと、キュリー温度が十分に高いこと（２００℃以上）、高温度条件下でも飽和磁束密度が４５０ｍＴ以上得られ、直流重畳特性の劣化が十分小さいことを検討し、上記の基本組成に決定した。
【００１３】
上記基本組成に加え、副成分としてＳｉＯ２、ＣａＯ、Ｖ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＮｉＯ、Ｓｂ２Ｏ３を同時に添加している。ＳｉＯ２、ＣａＯは互いに共存することによって粒界の比抵抗を高め、渦電流損失の低減に寄与する。Ｎｂ２Ｏ５はＳｉＯ２、ＣａＯと共に粒界に析出し、高抵抗相を形成し電力損失を低減させるほか、残留磁束密度の低減にも寄与する。Ｖ２Ｏ５はＮｂ２Ｏ５が共存する場合、Ｎｂ２Ｏ５によって誘起される粒内気孔や異常粒成長の発生を抑制し、結晶粒子を微細で均一となるように安定化させ電力損失の悪化を押さえ、飽和磁束密度の向上と残留磁束密度の低減に寄与する。ＮｉＯは飽和磁束密度の温度カーブを緩やかにし、高温度域の飽和磁束密度を向上させることができると同時に、Ｐｃｖ  ｍｉｎ温度を高温側にシフトさせることによりトランス、チョークコイルの実駆動温度以上で低損失化を実現することができる。Ｓｂ２Ｏ３は焼結性を著しく改善し、焼結密度を増大させることにより、飽和磁束密度を向上に寄与すると同時に、電力損失の改善にも効果がある。これらの副成分は、焼成後酸化物となりうるものであれば、添加時の構造は問わない。また、その添加は本焼成前において含有されていれば、どの工程で行っても差し支えない。
副成分を適切な範囲外で添加した場合には、損失の著しい増加、残留磁束密度の増加、焼結密度低下に伴う飽和磁束密度の低下を引き起こし、磁気特性を劣化させる。
【００１４】
図１より、適合例では比較例に対して直流重畳特性の劣化が少なく、大電流を流すことが可能であることが判る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る適応例および比較例の１００℃における直流重畳特性を表す図である。
【図１】
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