(57)【要約】【課題】低損失のフェライト磁性材料およびフェライトコアとこれを用いた電子部品を提供する。【解決手段】（１）主成分として、酸化鉄をＦｅ２  Ｏ３  換算で  ：４０〜５１  ｍｏｌ％、酸化銅をＣｕＯ換算で：２〜１５ｍｏｌ％、酸化亜鉛をＺｎＯ換算で：１０〜３５ｍｏｌ％、酸化マンガンをＭｎＯ換算で：０．１〜１ｍｏｌ％、残部酸化ニッケルを含有し、副成分として酸化鉛をＰｂＯ換算で０．００１〜０．０１ｗｔ％含有することを特徴とするフェライト磁性材料。（２）主成分として、酸化鉄をＦｅ２Ｏ３  換算で  ：４０〜５１  ｍｏｌ％、酸化銅をＣｕＯ換算で：２〜１５ｍｏｌ％、酸化亜鉛をＺｎＯ換算で：１０〜３５ｍｏｌ％、酸化マンガンをＭｎＯ換算で：０．１〜１ｍｏｌ％、残部酸化ニッケルを含有し、副成分として酸化鉛をＰｂＯ換算で０．００１〜０．０１ｗｔ％、酸化タングステンをＷＯ３換算で０．０１〜０．１ｗｔ％含有することを特徴とするフェライト磁性材料。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主成分として、酸化鉄をＦｅ２  Ｏ３  換算で  ：４０〜５１  ｍｏｌ％、酸化銅をＣｕＯ換算で：２〜１５ｍｏｌ％、酸化亜鉛をＺｎＯ換算で：１０〜３５ｍｏｌ％、酸化マンガンをＭｎＯ換算で：０．１〜１ｍｏｌ％、残部酸化ニッケルを含有し、この主成分に対し、副成分として酸化鉛をＰｂＯ換算で０．００１〜０．０１ｗｔ％含有することを特徴とするフェライト磁性材料。
【請求項２】
主成分として、酸化鉄をＦｅ２  Ｏ３  換算で  ：４０〜５１  ｍｏｌ％、酸化銅をＣｕＯ換算で：２〜１５ｍｏｌ％、酸化亜鉛をＺｎＯ換算で：１０〜３５ｍｏｌ％、酸化マンガンをＭｎＯ換算で：０．１〜１ｍｏｌ％、残部酸化ニッケルを含有し、この主成分に対し、副成分として酸化鉛をＰｂＯ換算で０．００１〜０．０１ｗｔ％含有することを特徴とするフェライトコア。
【請求項３】
主成分として、酸化鉄をＦｅ２  Ｏ３  換算で  ：４０〜５１  ｍｏｌ％、酸化銅をＣｕＯ換算で：２〜１５ｍｏｌ％、酸化亜鉛をＺｎＯ換算で：１０〜３５ｍｏｌ％、酸化マンガンをＭｎＯ換算で：０．１〜１ｍｏｌ％、残部酸化ニッケルを含有し、この主成分に対し、副成分として酸化鉛をＰｂＯ換算で０．００１〜０．０１ｗｔ％、酸化タングステンをＷＯ３換算で０．０１〜０．１ｗｔ％含有することを特徴とするフェライト磁性材料。
【請求項４】
主成分として、酸化鉄をＦｅ２  Ｏ３  換算で  ：４０〜５１  ｍｏｌ％、酸化銅をＣｕＯ換算で：２〜１５ｍｏｌ％、酸化亜鉛をＺｎＯ換算で：１０〜３５ｍｏｌ％、酸化マンガンをＭｎＯ換算で：０．１〜１ｍｏｌ％、残部酸化ニッケルを含有し、この主成分に対し、副成分として酸化鉛をＰｂＯ換算で０．００１〜０．０１ｗｔ％、酸化タングステンをＷＯ３換算で０．０１〜０．１ｗｔ％含有することを特徴とするフェライトコア。
【請求項５】
請求項２または請求項４記載のフェライトコアを備えたコイル部品またはトランス部品であることを特徴とする電子部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低損失のフェライト磁性材料と、このフェライト磁性材料を用いた電源トランス用フェライトコアおよびこれを用いた電子部品に関する。特にインバータトランス用フェライトコアや電源用チョークコイル等に好適に使用されるフェライト磁性材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯機器にみられるように、電子機器の小型化、薄型化、軽量化が急速に進んでいる。それに伴い、電子機器に用いられる電源トランス、チョークコイル等のインダクタンス素子のコアにおいても、その小型化、高効率化が求められている。なかでも電源トランスに用いられるフェライト磁性材料には電力損失の高効率化が求められている。フェライト磁性材料の損失が高いと電源としての効率が悪いだけではなく、発熱による問題も発生するので、フェライト磁性材料としては、損失の低減が望まれている。電源用トランス用コア材料として、ＭｎＮｉＣｕＺｎ系フェライトは損失が比較的大きいことから飽和磁束密度が高く、低損失で低価格のＭｎＺｎ系フェライトが広く用いられてきた。
【０００３】
しかしながら、従来のＭｎＺｎ系フェライトは、固有抵抗が低く、絶縁性の確保の為、ボビン等を用い巻線を行わなければならない等、不都合な点もあった。そのため、トランスの小型化には限界があった。ＭｎＮｉＣｕＺｎ系フェライトは、ＭｎＺｎ系フェライトに比較し、固有抵抗が１×１０８  Ω・ｃｍ以上と高いことから、表面に絶縁被覆を設けることなくコアに直接巻線を施すことが可能であるため、ボビン等が不要という利点がありコアに直接巻線を施すことが可能なので小型化にも適し、低コスト化が図れるので高周波用のインダクタンス素子に好適である。しかし損失が大きいという問題があり、損失の改善が望まれていた。
【０００４】
このような問題を解決する為に、ＭｎＮｉＣｕＺｎ系フェライトに対して様々な提案がされている。例えば特開  ２００２−２８９４２０号公報には、Ｎｉ−Ｍｎ系のフェライト磁性材料であって、主成分として、酸化鉄をＦｅ２  Ｏ３  換算で４４．５〜５０．２５モル％（但し５０．２５モル％を含まず）、酸化マンガンをＭｎ２Ｏ３換算で０〜４モル％（但し０を含まず）、酸化亜鉛をＺｎＯ換算で３０〜３５モル％含有し、不純物として含有するＰの含有量が５０ｐｐｍ以下であり、前記主成分の酸化鉄と酸化マンガンの総計が４８．５〜５０．２５モル％であるフェライト酸化物磁性材料で前記主成分に対しさらに酸化銅をＣｕＯ換算で：０〜１２モル％含有し、この主成分の残部に酸化ニッケルを含有するフェライト酸化物磁性材料、あるいはＮｉ−Ｍｎ系のフェライト磁性材料であって、主成分として、酸化鉄をＦｅ２Ｏ３  換算で４４．５〜５０．２５モル％（但し５０．２５モル％を含まず）、酸化マンガンをＭｎ２Ｏ３換算で０〜４モル％（但し０を含まず）、酸化亜鉛をＺｎＯ換算で３０〜３５モル％含有し、不純物として含有するＰの含有量が５０ｐｐｍ以下であり、前記主成分の酸化鉄と酸化マンガンの総計が４８．５〜５０．２５モル％であるフェライト酸化物磁性材料で前記主成分に対し酸化タングステンをＷＯ３換算で０〜０．５質量％（但し０を含まず）副成分として含有し、前記主成分に対しさらに酸化銅をＣｕＯ換算で：０〜１２モル％含有し、この主成分の残部に酸化ニッケルを含有するフェライト酸化物磁性材料が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２８９４２０号公報（第１頁）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ＭｎＮｉＣｕＺｎ系フェライトの電力損失を低減し、電源トランス用として有用なフェライトコアを実現することである。なぜなら上述したようにトランスの小型化、高効率化等の性能向上に対する要求には際限がなく、つまり高い固有抵抗を有し、従来のものを超え、さらなる高特性の低損失のフェライト磁性材料およびフェライトコアとこれを用いた電子部品を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、下記（１）または（２）のいずれかの構成により達成される。即ち、（１）請求項１のようにＭｎＮｉＣｕＺｎ系フェライトに副成分として、酸化鉛を含有させることにより高い固有抵抗を維持し、損失の改善が図られる。あるいは、（２）請求項２のようにＭｎＮｉＣｕＺｎ系フェライトに副成分として、酸化鉛と酸化タングステンを含有させることにより高い固有抵抗を維持し、損失の改善が図られる。
【０００８】
（１）本発明のフェライト磁性材料において、よく知られているようにＦｅ２  Ｏ３が４０ｍｏｌ％未満では焼結性が低下し、５１ｍｏｌ％を超えると固有抵抗が低下し好ましくない。また、ＺｎＯは３５ｍｏｌ％を超えるとキュリー点が低下し実用的でなく、ＣｕＯが２ｍｏｌ％未満では焼結性が悪く、１５ｍｏｌ％を超えると損失が低下し好ましくない。さらにＭｎＯは１ｍｏｌ％を超えると損失の悪化傾向を示し、一方０．１ｍｏｌ％〜１ｍｏｌ％の間で好適な値を示す。
【０００９】
上記基本組成範囲においてＰｂＯが０．００１ｗｔ％未満では損失の改善効果は見受けられないが、０．００１〜０．０１ｗｔ％において、損失が好適となる。
【００１０】
（２）また、ＰｂＯによる損失改善効果に加え、ＷＯ３：０．０１〜０．１ｗｔ％の範囲内であれば、酸化タングステンによる損失の改善効果も得られる。このように、ＭｎＮｉＣｕＺｎ系フェライト磁性材料において、ＰｂＯあるいはＰｂＯとＷＯ３の含有量を調整することにより、高い固有抵抗を維持しながら、好適な損失のフェライト磁性材料が得られる。
【００１１】
本発明のフェライトコアは、前記組成のフェライト磁性材料からなる。また、本発明の電子部品は、このような組成を有するフェライトコアを用いて構成される。電子部品としてはコイル部品またはトランス部品があり図１はコイル部品、図２はトランス部品を示す。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明のフェライト磁性材料を用いて、通常、以下に説明する方法により、フェライトコアを製造することが好ましい。
【００１３】
この方法では、まず、主成分原料と副成分原料との混合物を用意する。主成分原料としては、ＭｎＮｉＣｕＺｎ系フェライト製造に通常用いられるもの、すなわち、酸化物または焼成により酸化物となる各種化合物を用いればよい。（マンガンの酸化物の１例として、ＭｎＯ、ＭｎＯ２、Ｍｎ３Ｏ４等がある）主成分原料は、フェライトの最終組成としての量比になるように混合される。また、副成分原料としては、各金属の酸化物または焼成により酸化物となる化合物を用いればよい。
【００１４】
次いで、主成分原料と副成分原料との混合物を仮焼する。（副成分の混合は、主成分原料の混合物の仮焼後でも差し支えない）仮焼は酸化性雰囲気中、通常は空気中で行えばよく、仮焼温度は８００〜１０００℃、仮焼時間は５分〜５時間とすることが好ましい。
【００１５】
仮焼物を粉砕した後、適当なバインダー、例えばポリビニルアルコール等を適当量加えて、トロイダル形状等の所望の形状に成形する。
【００１６】
次いで、成形体を焼成する。焼成は酸化性雰囲気中、通常は空気中で行えばよく、焼成温度は９００〜１３００℃、焼成時間は５分〜５時間とすることが好ましい。
【００１７】
本発明のフェライト材を用いたコアは、スイッチング用、インバータ用などの電源トランス等、いわゆるパワー材として好ましく用いられる。本発明が適用されるコア形状は特に限定されず、いわゆるトロイダル型、ＥＥ型、ＥＩ型、ＥＥＲ型、ＵＵ型、ＵＩ型、ドラム型、ポット型、カップ型等の各種形状のコアに本発明は適用できる。その他パワー用としては、チョ−クコイル等のコアとしても用いることができる。
【００１８】
以下、本発明の具体的実施例を示し、本発明をさらに詳細に説明する。
〔実施例１〕主成分原料としてＦｅ２  Ｏ３  、ＮｉＯ、ＣｕＯ、ＺｎＯ、ＭｎＯを、副成分原料としてＰｂＯとの混合物を用意した。
【００１９】
最終（コアサンプル）組成として下記に示す組成１となるように主成分および副成分原料を秤量して混合し、混合物を空気中において９００℃で２時間仮焼した後、粉砕した。粉砕物にバインダー（ＰＶＡ）を加え、加圧成形した。成形体を空気中において１０８０℃で２時間焼成し、外径１８ｍｍ、内径１０ｍｍ、高さ５ｍｍのトロイダル状のコアサンプルを得た。
【００２０】
（組成１）主成分Ｆｅ２  Ｏ３：４９．５ｍｏｌ％、ＮｉＯ：１３．０ｍｏｌ％、ＣｕＯ：５．７ｍｏｌ％、ＺｎＯ：３１．５ｍｏｌ％、ＭｎＯ：０．３ｍｏｌ％、副成分（主成分全量を１００ｗｔ％として）ＰｂＯ：０〜０．１ｗｔ％（ＰｂＯ：０、０．００１、０．００３、０．００５、０．００７、０．０１、０．０２、０．０５、０．１）の各サンプルについて、Ｂ−Ｈアナライザーにより、２３、８０、１００、１１０℃で５０ｋＨｚ  、１５０ｍＴでのコアロス（Ｐｃｖ）および固有抵抗を測定した。結果を表１に示す。
【００２１】
固有抵抗は、室温で１ｋＶ印加の条件で評価した。尚、サンプルは直径２５．４ｍｍ、厚さ５ｍｍ程度のコアサンプルをトロイダル状のコアサンプルと同様に焼成し、両端面にＩｎ−Ｇａ電極を施し抵抗値を測定する方法で評価した。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
表１から明らかなように、従来のＭｎＮｉＣｕＺｎ系フェライトに副成分ＰｂＯ：０．００１〜０．０１ｗｔ％の範囲で含有させることにより損失低減を図ることができ、従来の固有抵抗も確保できることが確認された。さらに好ましくは、ＰｂＯ：０．００２〜０．００８ｗｔ％の範囲である。
【００２４】
〔実施例２〕主成分と副成分に、下記の組成２および焼成温度１０９０℃を用いた他は実施例１と同様にしてコアサンプルを得た。
【００２５】
（組成２）主成分Ｆｅ２  Ｏ３：４９．５ｍｏｌ％、ＮｉＯ：１２．８ｍｏｌ％、ＣｕＯ：５．７ｍｏｌ％、ＺｎＯ：３１．５ｍｏｌ％、ＭｎＯ：０．５ｍｏｌ％、副成分（主成分全量を１００ｗｔ％として）ＰｂＯ：０〜０．０１ｗｔ％、ＷＯ３：０〜０．２ｗｔ％（ＷＯ３：０，０．０１、０．０２、０．０５、０．１、０．２）の各サンプルについて、Ｂ−Ｈアナライザーにより、２３、８０、１００、１１０℃で５０ｋＨｚ  、１５０ｍＴでのコアロス（Ｐｃｖ）および固有抵抗を測定した。結果を表２に示す。
【００２６】
【表２】
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【００２７】
表２から明らかなように、従来のＭｎＮｉＣｕＺｎ系フェライトに副成分として（安価な）酸化鉛をＰｂＯ：０．００１〜０．０１ｗｔ％の範囲で含有させることによる損失の改善効果に加え、（高価な）ＷＯ３を含有させることによる損失の改善効果化をも得ることが出来る。さらに従来の固有抵抗も確保できることが確認された。つまり、ＰｂＯとＷＯ３を含有させても固有抵抗に影響を与えることなく、各々の損失低減効果の妨げにもならずに、損失を低減できることが確認された。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、従来のＭｎＮｉＣｕＺｎ系フェライトに比較し、損失を低減し、また従来の固有抵抗も確保することができる。したがって、小型、低損失の電源トランス用フェライトコアを実現できる。
【００２９】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフェライト磁性材料を用いたコイル部品の図面である。
【図２】本発明のフェライト磁性材料を用いたトランス部品の図面である。
【符号の説明】
１：フェライトコア、２：コイル、３：端子電極、４：モールド材、５：コイルボビン、６：端子、７：端子部、８：鍔
【図１】
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【図２】
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