(57)【要約】【課題】鉛を含まず、初透磁率が高く、安価で、２ｔ／ｃｍ２（１９６ＭＰａ）の圧力で加圧したときのインダクタンスの抗応力特性に優れ、また、狭交差および高信頼性を備えたフェライト及びこのフェライトをコアとして使用したインダクタンス素子を提供すること。【解決手段】本発明に係るフェライトは、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｍｇ及びＺｎの酸化物を主成分とし、Ｃｏ、Ｂｉ及びＳｉの酸化物を副成分として含み、含まれているＢｉ及びＳｉの酸化物の重量比がＢｉ２Ｏ３／ＳｉＯ２として１．２９〜１．８２、Ｂｉ及びＳｉの酸化物の合計重量がＢｉ２Ｏ３＋ＳｉＯ２として４．９９〜６．１３重量％とし、本発明に係るインダクタンス素子はこのフェライトをコア材とした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｍｇ及びＺｎの酸化物を主成分とし、Ｃｏ、Ｂｉ及びＳｉの酸化物を副成分として含み、含まれているＢｉ及びＳｉの酸化物の重量比がＢｉ２Ｏ３／ＳｉＯ２として１．２９〜１．８２、Ｂｉ及びＳｉの酸化物の合計重量がＢｉ２Ｏ３＋ＳｉＯ２として４．９９〜６．１３重量％であることを特徴とするフェライト。
【請求項２】
Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｍｇ及びＺｎの酸化物を主成分とし、Ｃｏ、Ｂｉ及びＳｉの酸化物を副成分として含み、Ｂｉ及びＳｉの酸化物をＢｉ２Ｏ３及びＳｉＯ２の重量％で示すグラフにおいて、Ｂｉ２Ｏ３が２．８１ｗｔ％、ＳｉＯ２が２．１８ｗｔ％の組成を示す第１の点Ａと、Ｂｉ２Ｏ３が３．４５ｗｔ％、ＳｉＯ２が２．６８ｗｔ％の組成を示す第２の点Ｂと、Ｂｉ２Ｏ３が３．９６ｗｔ％、ＳｉＯ２が２．１７ｗｔ％の組成を示す第３の点Ｃと、Ｂｉ２Ｏ３が３．２２ｗｔ％、ＳｉＯ２が１．７７ｗｔ％の組成を示す第４の点Ｄとをこの順に結ぶ４本の直線で囲まれた領域内にあることを特徴とするフェライト。
【請求項３】
１ｔ／ｃｍ２の圧力で一軸方向に加圧したときのインダクタンスの変化率が−５％〜＋５％以内であることを特徴とする請求項１又は２に記載のフェライト。
【請求項４】
２ｔ／ｃｍ２の圧力で一軸方向に加圧したときのインダクタンスの変化率が−１０％〜＋１０％以内であることを特徴とする請求項１又は２に記載のフェライト。
【請求項５】
コアと、該コアに巻回したコイルと、該コア及び該コイルをモールドしている合成樹脂とを備え、該コアがフェライトからなり、該フェライトがＦｅ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｍｇ及びＺｎの酸化物を主成分とし、Ｃｏ、Ｂｉ及びＳｉの酸化物を副成分として含み、含まれているＢｉ及びＳｉの酸化物の重量比がＢｉ２Ｏ３／ＳｉＯ２として１．２９〜１．８２、Ｂｉ及びＳｉの酸化物の合計重量がＢｉ２Ｏ３＋ＳｉＯ２として４．９９〜６．１３重量％であることを特徴とするインダクタンス素子。
【請求項６】
前記Ｂｉ２Ｏ３と前記ＳｉＯ２が、これらの組成を重量％で示すグラフにおいて、前記Ｂｉ２Ｏ３が２．８１ｗｔ％、前記ＳｉＯ２が２．１８ｗｔ％の組成を示す第１の点Ａと、前記Ｂｉ２Ｏ３が３．４５ｗｔ％、前記ＳｉＯ２が２．６８ｗｔ％の組成を示す第２の点Ｂと、前記Ｂｉ２Ｏ３が３．９６ｗｔ％、前記ＳｉＯ２が２．１７ｗｔ％の組成を示す第３の点Ｃと、前記Ｂｉ２Ｏ３が３．２２ｗｔ％、前記ＳｉＯ２が１．７７ｗｔ％の組成を示す第４の点Ｄとをこの順に結ぶ４本の直線で囲まれた領域内にあることを特徴とする請求項５に記載のインダクタンス素子。
【請求項７】
１ｔ／ｃｍ２の圧力で一軸方向に加圧したときのインダクタンスの変化率が−５％〜＋５％以内であることを特徴とする請求項５又は６に記載のインダクタンス素子。
【請求項８】
２ｔ／ｃｍ２の圧力で一軸方向に加圧したときのインダクタンスの変化率が−１０％〜＋１０％以内であることを特徴とする請求項５又は６に記載のインダクタンス素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インダクタンス素子のコア材として使用され、特に樹脂モールドタイプのチップインダクタのコア材として使用されるフェライトと、このフェライトをコア材に用いたインダクタンス素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器に多数使用されているインダクタンス素子のコア材としては鉛を含むフェライトが多く使用されてきている。しかし、電子機器はいずれは廃棄物として環境中に廃棄されることになるので、インダクタンス素子のコア材中に含まれている鉛は環境中に拡散し、人間を含めた生物に悪影響を及ぼすおそれがある。従って、インダクタンス素子のコア材としては鉛を含まないフェライトを使用するのが望ましい。そこで、近年、鉛を含まないコア材及びインダクタンス素子が種々提案されている。
【０００３】
例えば、特開平１１−０８７１２６号公報には、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｕ及びＺｎの酸化物を主成分とし、これに第１副成分（酸化ビスマス、酸化バナジウム、酸化リンおよび酸化ホウ素の１種または２種以上と酸化シリコン）及び第２副成分（酸化マグネシウム、酸化カルシウムおよび酸化ストロンチウムの１種または２種以上）を添加したものが開示されている。
【０００４】
ここで、第１副成分は０．１〜１０．０ｗｔ％、第２副成分は０．１〜１０．０ｗｔ％、第１副成分＋第２副成分の添加物の比率は主成分の０．５〜１５ｗｔ％である。そして、このフェライトは、１ｔ／ｃｍ２（９８ＭＰａ）の圧力で加圧したときのインダクタンスの変化率は−５％〜＋５％以内となっている。
【０００５】
また、特開２００２−１３４３１２号公報には、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｍｇ及びＺｎの酸化物を主成分とし、Ｃｏ、Ｂｉ及びＳｉの酸化物を副成分として含むフェライトが開示されている。
【０００６】
ここで、主成分は、鉄の酸化物がＦｅＯ換算で４５．０〜５１．０モル％、銅の酸化物がＣｕＯ換算で０．５〜１５．０モル％、亜鉛の酸化物がＺｎＯ換算で０〜３３．０モル％、マグネシウムの酸化物がＭｇＯ換算で０．１〜５．０モル％、及び残部酸化ニッケルとなっている。
【０００７】
また、副成分は、この主成分に対してコバルト酸化物がＣｏＯ換算で０．０５〜１．０重量％の範囲、ビスマス酸化物がＢｉＯ換算で０．５〜７．０重量％の範囲、ケイ素酸化物がＳｉＯ換算で０〜５．０重量％の範囲で添加されている。
【０００８】
そして、このフェライトは樹脂モールド型のインダクタンス素子に使用されるものであり、インダクタンスの加圧変化特性として４９ＭＰａの圧力で加圧したときのインダクタンスの変化率が種々記載されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年における技術の進歩はとどまるところがなく、フェライト及びインダクタンス素子についても、鉛を含まず、電気的特性が優れ、信頼性が高くかつ安価なものが望まれている。
【００１０】
また、一定形状・大きさのインダクタンス素子についてインダクタンス値を大きくするためには、コアの芯径を細くし、巻数を多くする必要がある。しかし、このようにすると、モールドした樹脂による外部応力が強くかかるため、安定したインダクタンス値を有するインダクタンス素子を作るために高圧下（２ｔ／ｃｍ２＝１９６ＭＰａ）での応力特性が重要となってくる。
【００１１】
本発明は、鉛を含まず、初透磁率が高く、安価で、２ｔ／ｃｍ２（１９６ＭＰａ）の圧力で加圧したときのインダクタンスの抗応力特性に優れ、また、狭交差および高信頼性を備えたフェライト及びこのフェライトをコアとして使用したインダクタンス素子を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るフェライトは、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｍｇ及びＺｎの酸化物を主成分とし、Ｃｏ、Ｂｉ及びＳｉの酸化物を副成分として含み、含まれているＢｉ及びＳｉの酸化物の重量比がＢｉ２Ｏ３／ＳｉＯ２として１．２９〜１．８２、Ｂｉ及びＳｉの酸化物の合計重量がＢｉ２Ｏ３＋ＳｉＯ２として４．９９〜６．１３重量％である。
【００１３】
ここで、Ｂｉ及びＳｉの酸化物の重量比をＢｉ２Ｏ３／ＳｉＯ２として１．２９〜１．８２、Ｂｉ及びＳｉの酸化物の合計重量をＢｉ２Ｏ３＋ＳｉＯ２として４．９９〜６．１３重量％の範囲としたのは、Ｂｉ２Ｏ３／ＳｉＯ２が１．８２を超えかつＢｉ２Ｏ３＋ＳｉＯ２が６．１３を超えると９８ＭＰａの変化率ΔＬ１／Ｌ、１９６ＭＰａの変化率ΔＬ２／Ｌが悪くなり、Ｂｉ２Ｏ３／ＳｉＯ２が１．２９未満かつＢｉ２Ｏ３＋ＳｉＯ２が４．９９未満では９８ＭＰａの変化率ΔＬ１／Ｌ、１９６ＭＰａの変化率ΔＬ２／Ｌが悪くなり、Ｑ値が低くなるが、上記範囲であれば所望の特性のものが得られるからである。
【００１４】
また、この発明に係るフェライトは、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｍｇ及びＺｎの酸化物を主成分とし、Ｃｏ、Ｂｉ及びＳｉの酸化物を副成分として含み、Ｂｉ及びＳｉの酸化物を、Ｂｉ２Ｏ３及びＳｉＯ２の重量％で示すグラフ（図１）において、Ｂｉ２Ｏ３が２．８１ｗｔ％、ＳｉＯ２が２．１８ｗｔ％の組成を示す第１の点Ａと、Ｂｉ２Ｏ３が３．４５ｗｔ％、ＳｉＯ２が２．６８ｗｔ％の組成を示す第２の点Ｂと、Ｂｉ２Ｏ３が３．９６ｗｔ％、ＳｉＯ２が２．１７ｗｔ％の組成を示す第３の点Ｃと、Ｂｉ２Ｏ３が３．２２ｗｔ％、ＳｉＯ２が１．７７ｗｔ％の組成を示す第４の点Ｄとをこの順に結ぶ４本の直線で囲まれた領域内にある。
【００１５】
ここで、Ｂｉ及びＳｉの酸化物を、Ｂｉ２Ｏ３及びＳｉＯ２の重量％で示すグラフの第１〜第４の点Ａ〜点Ｄをこの順に結ぶ４本の直線で囲まれた領域内としたのは、Ｂｉ及びＳｉの酸化物をこの領域内とすれば、所望の特性を有するフェライトを得ることができるが、Ｂｉ及びＳｉの酸化物をこの範囲外とすれば所望の特性を有するフェライトを得ることができないからである。
【００１６】
また、この発明に係るフェライトは、１ｔ／ｃｍ２の圧力で加圧したときのインダクタンスの変化率が−５％〜＋５％以内であり、２ｔ／ｃｍ２の圧力で加圧したときのインダクタンスの変化率が−１０％〜＋１０％以内である。
【００１７】
また、この発明に係るインダクタンス素子は、上記フェライトがコアとして使用され、このコアにコイルが巻回され、これらが合成樹脂でモールドされているものである。
【００１８】
【実施例】
主成分の原料粉末として、Ｆｅ２Ｏ３を４７．４モル％、ＮｉＯを３１．０モル％、ＺｎＯを１６．９モル％、ＭｇＯを３．１モル％、ＣｕＯを３．６モル％の割合で秤量した。また、副成分の原料粉末として、Ｃｏ３Ｏ４を主成分の重量の０．０８重量％、Ｂｉ２Ｏ３、ＳｉＯ２を表１に示す割合（主成分に対する重量％）で秤量した。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
次に、これら主成分及び副成分の原料粉末をボールミルに入れ、２時間混合し、得られた混合物を空気中において９００℃で２時間仮焼した。
【００２１】
次に、この仮焼粉をボールミルに入れ、比表面積が３ｍ２／ｇとなるように湿式で混合・粉砕し、磁性材料（試料１〜３、比較試料１〜２）を得た。ここで、比表面積は、株式会社島津製作所製の比表面積測定装置フローソーブＩＩ  ２３００形でＢＥＴ一点法により測定した。
【００２２】
次に、粉砕後の混合物を乾燥させ、ポリビニルアルコールを１．０ｗｔ％加えて混合し、２ｔ／ｃｍ２の圧力で加圧成形して、寸法が７ｍｍφ×１５ｍｍの円柱状の成形体を得、この成形体を、空気中において１０５０℃で２時間焼成し、フェライトからなる円柱状のコアサンプルを得た。
【００２３】
次に、コアサンプルの中央部にワイヤを２０回巻回し、このコアサンプルの両端面に一定圧力で一軸圧縮力を印加し、このときのインダクタンス値をＬＣＲメータにて連続的に測定し、得られた測定値からインダクタンス変化率を算出した。表２に、１ｔ／ｃｍ２（９８ＭＰａ）、２ｔ／ｃｍ２（１９６ＭＰａ）の一軸圧縮力を印加したときのインダクタンス変化率ΔＬ／Ｌを示す。
【００２４】
【表２】
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【００２５】
焼結密度（見かけ密度）は、焼結体の焼結性の良し悪しを判断するためのものである。焼結密度が低い場合は焼結体の内部の空孔が多くなり、素子化した場合、高い温湿度で使用するとこの空孔が原因となって、ショート不良等を生じ、信頼性に影響を及ぼしたり、物理的強度が脆弱となる。このような問題を生じさせない焼結密度は、一般に５ｇ／ｃｍ３以上である。
【００２６】
Ｑ（２５ＭＨｚ）は上記コアサンプルをＪＩＳコイル６φ用に入れ、ＬＣＲメーター４２８５Ａ、４２８５１Ａで２５ＭＨｚのＱ値を測定した。
【００２７】
試料１〜３は、Ｂｉ２Ｏ３、ＳｉＯ２含有量を本発明の規定範囲内で変化させ、比較試料１，２はＢｉ２Ｏ３、ＳｉＯ２含有量が本発明から外れるものとした。
【００２８】
焼結密度は全て５ｇ／ｃｍ３程度である。また試料１〜３、比較例１は、充分なＱ値をもつ。また、比較例１，２は外部応力に対するインダクタンスの変化率が９８ＭＰａで−５％〜＋５％の範囲を超え、１９６ＭＰａで−１０％〜＋１０％の範囲を超えるものであった。
【００２９】
表１、表２から、重量比Ｂｉ２Ｏ３／ＳｉＯ２が１．８２を超えかつ合計重量Ｂｉ２Ｏ３＋ＳｉＯ２が６．１３を超えると９８ＭＰａ、１９６ＭＰａの加圧変化率ΔＬ１／Ｌ、ΔＬ２／Ｌが悪くなることがわかる。
【００３０】
また、表１、表２から、重量比Ｂｉ２Ｏ３／ＳｉＯ２が１．２９未満かつ合計重量Ｂｉ２Ｏ３＋ＳｉＯ２が４．９９未満になると９８ＭＰａ、１９６ＭＰａの変化率ΔＬ１／Ｌ、ΔＬ２／Ｌが悪くなり、また、Ｑ値も低くなることがわかる。
【００３１】
【発明の効果】
この発明は、高周波領域におけるＱ値が充分に高く、かつ圧縮応力に対するインダクタンス変化率が小さいフェライトを得ることができ、その結果、高周波領域において高い信頼性と優れた性能を備えたインダクタンス素子を得ることができるという効果がある。
【００３２】
また、この発明は、圧縮応力に対するインダクタンス変化率が小さいフェライトを得ることができるので、インダクタンス素子の設計においてインダクタンス値のねらいが絞り易くなり、インダクタンス素子の設計がし易くなるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るフェライトに含まれるＳｉＯ２とＢｉ２Ｏ３の範囲を示すグラフである。
【図１】
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