(57)【要約】【目的】低温焼結可能なＮｉＣｕＺｎ系フェライト及び低温焼結可能でＧＨｚ周波数領域での優れた磁気特性を有する磁性体複合材料を提供するにある。【構成】六方晶フェライト材料と、六方晶フェライト材料の焼結助剤としてのＦｅ２Ｏ３を４８．０〜４９．５（ｍｏｌ％）、ＺｎＯを２．０〜６．０（ｍｏｌ％）、ＮｉＯを５．０〜３１．０（ｍｏｌ％）、ＣｕＯを１９．０〜４４．０（ｍｏｌ％）の組成のＮｉＣｕＺｎフェライト材料と、Ｂｉ２Ｏ３とを混合して焼結することにより高周波フェライトを作る。【選択図】　　　　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｆｅ２Ｏ３：ＺｎＯ：ＮｉＯ：ＣｕＯ＝ａ：ｂ：ｃ：ｄ（ｍｏｌ％）で表されるＮｉＣｕＺｎフェライトからなる磁性複合材料であって、
４８．０≦ａ≦４９．５，２．０≦ｂ≦６．０，５．０≦ｃ≦３１．０，１９．０≦ｄ≦４４．０の組成であることを特徴とする磁性複合材料。
【請求項２】
六方晶フェライト材料と、
前記六方晶フェライト材料の焼結助剤としてのＣｕＯ含有の多いＮｉＣｕＺｎフェライト材料と、
Ｂｉ２Ｏ３とを混合してなることを特徴とする磁性体複合材料。
【請求項３】
前記ＮｉＣｕＺｎフェライト材料は、Ｆｅ２Ｏ３：ＺｎＯ：ＮｉＯ：ＣｕＯ＝ａ：ｂ：ｃ：ｄ（ｍｏｌ％）で表されるＮｉＣｕＺｎフェライトの組成において、４８．０≦ａ≦４９．５，２．０≦ｂ≦６．０，５．０≦ｃ≦３１．０，１９．０≦ｄ≦４４．０とすることを特徴とする請求項２記載の磁性複合材料。
【請求項４】
Ｆｅ２Ｏ３を４８．０〜４９．５（ｍｏｌ％）、ＺｎＯを２．０〜６．０（ｍｏｌ％）、ＮｉＯを５．０〜３１．０（ｍｏｌ％）、ＣｕＯを１９．０〜４４．０（ｍｏｌ％）とになるように秤量する秤量工程と、
秤量した材料を混合粉砕する混合工程と、
前記混合工程で混合した材料を整粒して仮焼する仮焼工程とによりＮｉＣｕＺｎフェライト粉体を完成させることを特徴とする磁性複合材料の製造方法。
【請求項５】
六方晶フェライト材料と、Ｆｅ２Ｏ３：ＺｎＯ：ＮｉＯ：ＣｕＯ＝ａ：ｂ：ｃ：ｄ（ｍｏｌ％）で表されるＮｉＣｕＺｎフェライト材料と、Ｂｉ２Ｏ３とを混合粉砕する混合工程と、
前記混合工程で混合した混合材料を整粒造形して焼結する焼結工程とを有することを特徴とする磁性複合材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁性体複合材料及び磁性体複合材料の製造方法に関し、例えばＧＨｚ（ギガヘルツ）周波数領域での優れた磁気特性を示す低温焼結型高周波フェライト材料に用いるに適した磁性体複合材料及び磁性体複合材料の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年のデジタル機器の高速・高周波化に伴い、素子の実装密度が上がり、素子間の相互干渉やノイズ輻射が機器の動作に悪影響を及ぼす虞が出てきた。これらの問題は使用する信号の高調波であり、この高調波を抑制することによりノイズの発生を抑える必要があった。特に最近の動作の高速化に伴い、マイクロコンピュータの動作クロック周波数も数百ＭＨｚに達しており、この動作クロック信号の高調波はＧＨｚ周波数帯域となっており、ＧＨｚ周波数帯域でのノイズ対策が求められてきている。
【０００３】
また携帯電話などではＧＨｚ周波数帯域の信号を使用しており、ＧＨｚ周波数帯域のノイズを除去する必要性がますます高まってきている。
【０００４】
従来は、このノイズ対策部品として銀（Ａｇ）内部導体と同時焼成できる低温焼結ＮｉＣｕＺｎフェライトを使用した積層型チップ部品が用いられていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このＮｉＣｕＺｎフェライトは、スヌーク（Ｓｎｏｅｋ）の限界で示される制約により約３００ＭＨｚ以上で透磁率（μ）が急激に低下する。このため、ＧＨｚ周波数帯域では磁気特性が得られないため、ＧＨｚ周波数帯域でのノイズ対策として用いることができなかった。
【０００６】
一方、六方晶フエライトはスヌークの限界を超える高周波フェライト材料として知られているが、焼結させるには通常１２００度Ｃ以上の温度が必要とされるため、積層技術に必要なＡｇ内部導体との同時焼成は不可能であり低コスト化が不可能であった。
【０００７】
焼結助剤を添加することで９５０度Ｃ以下で焼結するようになれば銀Ａｇ内部導体と同時焼成が可能となる。９５０度ＣはＡｇの融点近傍であるため実際は９３０度Ｃ以下での焼結が望ましい。
【０００８】
六方晶フェライトの焼結助剤としては通常ＣｕＯ、Ｂｉ２Ｏ３、ガラスなどが用いられるが、効果的な低温焼結化や焼結体の高抵抗率化が難しかった。そこで、他の焼結助剤を用いることにより低温での燒結が可能となればＧＨｚ周波数帯域でのノイズ除去ができる。
【０００９】
本発明は上述の課題を解決することを目的としてなされたもので、効果的な低温焼結化や焼結体の高抵抗率化、例えば、１０９Ω・ｃｍ以上で優れた絶縁性が可能な六方晶フェライトの焼結助剤を用いた磁性体複合材料及び高周波フェライト材料の製造方法を提供するにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成する一手段として例えば以下の構成を備える。
【００１１】
即ち、Ｆｅ２Ｏ３：ＺｎＯ：ＮｉＯ：ＣｕＯ＝ａ：ｂ：ｃ：ｄ（ｍｏｌ％）で表されるＮｉＣｕＺｎフェライトからなる磁性複合材料であって、４８．０≦ａ≦４９．５，２．０≦ｂ≦６．０，５．０≦ｃ≦３１．０，１９．０≦ｄ≦４４．０の組成であることを特徴とする。
【００１２】
または、六方晶フェライト材料と、前記六方晶フェライト材料の焼結助剤としてのＣｕＯ含有の多いＮｉＣｕＺｎフェライト材料と、Ｂｉ２Ｏ３とを混合してなることを特徴とする。
【００１３】
そして例えば、前記ＮｉＣｕＺｎフェライト材料は、Ｆｅ２Ｏ３：ＺｎＯ：ＮｉＯ：ＣｕＯ＝ａ：ｂ：ｃ：ｄ（ｍｏｌ％）で表されるＮｉＣｕＺｎフェライトの組成において、４８．０≦ａ≦４９．５，２．０≦ｂ≦６．０，５．０≦ｃ≦３１．０，１９．０≦ｄ≦４４．０とすることを特徴とする。
【００１４】
また、Ｆｅ２Ｏ３を４８．０〜４９．５（ｍｏｌ％）、ＺｎＯを２．０〜６．０（ｍｏｌ％）、ＮｉＯを５．０〜３１．０（ｍｏｌ％）、ＣｕＯを１９．０〜４４．０（ｍｏｌ％）とになるように秤量する秤量工程と、秤量した材料を混合粉砕する混合工程と、前記混合工程で混合した材料を整粒して仮焼する仮焼工程とによりＮｉＣｕＺｎフェライト粉体を完成させる磁性複合材料の製造方法であることを特徴とする。
【００１５】
さらにまた、六方晶フェライト材料と、Ｆｅ２Ｏ３：ＺｎＯ：ＮｉＯ：ＣｕＯ＝ａ：ｂ：ｃ：ｄ（ｍｏｌ％）で表されるＮｉＣｕＺｎフェライト材料と、Ｂｉ２Ｏ３とを混合粉砕する混合工程と、前記混合工程で混合した混合材料を整粒造形して焼結する焼結工程とを有する磁性複合材料の製造方法であることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る一発明の実施の形態例を詳細に説明する。本発明の磁性複合材料として、六方晶系フェライト粉体に、焼結補助材として例えば、ＣｕＯ含有の多い組成のＮｉＣｕＺｕフェライトを用いることにより、効果的な低温焼結化や焼結体の高抵抗率化、例えば、１０９Ω・ｃｍ以上で優れた絶縁性を提供する。
【００１７】
〔第１の実施の形態例〕
以下図１を参照して本発明に係る一発明の実施の形態例を具体的に説明する。図１は、本発明に係る一発明の実施の形態例におけるＮｉＣｕＺｎフェライト材料の作製手順を説明するためのフローチャートである。
【００１８】
〔ＮｉＣｕＺｎフェライト粉体の作製〕
下記に示す表１に示す配合比に基づき、ＮｉＣｕＺｎフェライト粉体を作製する。即ち、まずステップＳ１において、Ｆｅ２Ｏ３が４７．０〜５０．０ｍｏ１％、ＺｎＯが０．０〜１０．０ｍｏｌ％、ＮｉＯが０．０〜４９，０ｍｏｌ％、ＣｕＯが０，０〜４９．０ｍｏｌ％になるように秤量する。
【００１９】
続いてステップＳ２において、秤量した材料を鉄球メディアを入れたのステンレス製ボールミルに入れる。そしてボールミルに純水を加えて回転駆動し、混合粉砕する。
【００２０】
次にステップＳ３で混合した材料を乾燥させる。乾燥後ステップＳ４で目開き３００μｍの篩い（メッシュ）を通して整粒し、整粒した材料をコウ鉢に入れ、おおよそ７２０度Ｃで３時間仮焼する。
【００２１】
次にステップＳ５で、仮焼粉を鉄球メディアを入れたステンレス製ボールミルに入れる。そして、ボールミルに純水を加えて回転駆動し、混合粉砕する。そしてステップＳ６において、粉砕した材料を乾燥させる。これにより、平均粒径０．５μｍのＮｉＣｕＺｎフェライト粉体を作製する。
【００２２】
〔ＮｉＣｕＺｎフェライト粉体による試作品の作製〕
ステップＳ１１において、上記ステップＳ１乃至ステップＳ６で作製したＮｉＣｕＺｎフェライト粉体にＰＶＡ水溶液を加えて造粒し、圧力成形する。そして例えばφ１８×φ１２×４．５ｔのトロイダルコア型成形品とする。
【００２３】
その後ステップＳ１２において、成形品を１０度Ｃ乃至４００度Ｃ、好ましくは２００度Ｃ／ｈで８００度Ｃ〜９００度Ｃまで昇温させ、２時間保持した後１０度Ｃ乃至４００度Ｃ、好ましくは２００度Ｃ／時間で降温して焼成品を得る。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
なお、以上の工程で作製したＮｉＣｕＺｎフェライト単体の焼成試作品に対する評価は焼結温度、粉末Ｘ線回祈、および抵抗率で行った。焼結温度は８６０℃以下を目標とし、収縮率１３．５％以上で焼結と判断した、結晶性の判断はＸ回解析波形においてスピネル以外の異相が発生していたり原料が未反応だった場合は×、それ以外は○とした。抵抗率は積層部品には必要とされている１０９（Ω・ｃｍ）以上を目標値とした、
【００２６】
表１において、試料番号＊１、＊２、＊３、＊８、＊９、＊２０は目標の８６０度Ｃ以下で焼結しなかったため不適と判断。試料番号＊８、＊９、＊１５、＊１６、＊２０は抵抗率が目標の１０９Ω・ｃｍ以下となりやはり不適と判断した。また、試料番号＊１、＊８、＊９、＊２０は異相が発生したり未反応原料が残ったりしたため同じく不適とした。
【００２７】
以上の結果より、Ｆｅ２Ｏ３：ＺｎＯ：ＮｉＯ：ＣｕＯ＝ａ：ｂ：ｃ：ｄ（ｍｏｌ％）で表されるＮｉＣｕＺｎフェライトの組成において、４８．０≦ａ≦４９．５，２．０≦ｂ≦６．０，５．０≦ｃ≦３１．０，１９．０≦ｄ≦４４．０とすることで、単体では８６０度Ｃ以下で緻密化することが可能なことが検証できた。
【００２８】
以上のようにして作製したＮｉＣｕＺｎフェライト粉体の収縮曲線の例を図２に示す。図２は本実施の形態例におけるＮｉＣｕＺｎフェライト材料による焼結試作品の収縮曲線の例を示す図である。図２の例は試料番号１、２、５、６の収縮曲線の例を示している。
【００２９】
図２に示すように、以上の組成でＮｉＣｕＺｎフェライトの試作品のうち、少なくとも試料番号５及び６に関して、８５０度Ｃにおいて収縮が一定となり焼結していることを確認できた。
【００３０】
［高周波フェライト材料の試作品作製］
上記検証結果に基づく組成のＮｉＣｕＺｎフェライトを焼結助剤とする高周波フェライト材料の試作品の作製工程を図３のフローチャートを参照して以下に説明する。図３は本実施の形態例における高周波フェライトを用いた試作品の作製手順を説明するためのフローチャートである。
【００３１】
〔高周波フェライトを用いた試作品の作製〕
上記した組成で作製したＮｉＣｕＺｎフェライト粉体を焼結助剤とする高周波フェライトを作製する。まずステップＳ２１でＺ型またはＹ型六方晶系フェライト粉体と、上記した組成で作製したＮｉＣｕＺｎフェライト粉体と、Ｂｉ２Ｏ３とを六方晶フェライトとＮｉＣｕＺｎフェライトで１００ｗｔ％となるように計算し、それに対してＢｉ２Ｏ３は重量部計算で加える。具体的には、Ｆｅ２Ｏ３が４７．０〜５０．０ｍｏ１％、ＺｎＯが０．０〜１０．０ｍｏｌ％、ＮｉＯが０．０〜４９，０ｍｏｌ％、ＣｕＯが０，０〜４９．０ｍｏｌ％になるように秤量する。
【００３２】
続いてステップＳ２２において、秤量した材料を鉄球メディアを入れたステンレス製ボールミルに入れる。そしてボールミルに純水を加えて回転駆動し、混合粉砕する。
【００３３】
次にステップＳ２３で混合した材料を乾燥させ平均粒径２〜３μｍの粉体とする。乾燥後ステップＳ２４でこの粉体にＰＶＡ水溶液を加えて造粒し、圧力成形する。そして例えばφ１８×φ１２×４．５ｔのトロイダルコア型成形品とする。
【００３４】
その後ステップＳ２５において、成形品を１０度Ｃ乃至４００度Ｃ、好ましくは２００度Ｃ／時間で８００度Ｃ〜９００度Ｃまで昇温させ、２時間保持した後１０度Ｃ乃至４００度Ｃ、好ましくは２００度Ｃ／時間で降温して焼成品を得る。
【００３５】
［特性測定］
以上のようにして作製した本実施の形態例の上記した組成で作製したＮｉＣｕＺｎフェライト粉体を含む高周波フェライト材料による試作品の収縮曲線の例を図４に示す。図４は本実施の形態例における高周波フェライト材料を用いた試作品による焼結試作品の収縮曲線の例を示す図である。図４の例は試料番号２０、２１、２３、２５、３１の収縮曲線の例を示している。
【００３６】
図４に示すように、少なくとも試料番号が２３、２５、及び３１の試作品について試作品において、約９３０度Ｃにおいて収縮が一定となり焼結していることを確認できた。
【００３７】
なお、以上の工程で作製したＺ型またはＹ型六方晶フェライトとの複合体の試作品に対する評価は、焼結温度および透磁率の高周波特性で行った。焼結温度は９３０度Ｃ以下となることを基準とし、収縮率１３．５％以上を焼結と判断した。透磁率の周波数特性はインピーダンスアナライザー（ＨＰ４９９１Ａ）を使用して３ＧＨｚまで測定し、特性がスネークの限界線より高周波側にμ’のピークを持つ材料は○、限界線上または低周波側にμ’ピ一クを持つ材料は×で示した。
【００３８】
【表２】
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【００３９】
試料番号＊２７および＊２８において、表１の試料番号実施例＊１３および＊１４に示す組成のＮｉＣｕＺｎフェライトを使用したところ、ＮｉＣｕＺｎフェライトの透磁率が高いためか、低温焼結化しスネークの限界線を越えた特性は得られたが、ＧＨｚ周波数帯域まで透磁率を保たなかった。
【００４０】
試料番号２１〜３２において、表１から不適とした表１の試料番号＊２および＊３の組成のＮｉＣｕＺｎフェライトを用いると複合六方晶フェライトは９３０℃以下で焼結しないが、表１の試料番号５，６，７の組成のＮｉＣｕＺｎフェライトを用いると９３０度Ｃ以下で焼結していることを確認し、焼結助剤としての効果が大きいことが検証できた。
【００４１】
以上の評価結果から、
（１）Ｆｅ２Ｏ３：ＺｎＯ：ＮｉＯ：ＣｕＯ＝ａ：ｂ：ｃ：ｄ（ｍｏｌ％）で表されるＮｉＣｕＺｎフェライトの組成において、４８．０≦ａ≦４９．５，２．０≦ｂ≦６．０，５．０≦ｃ≦３１．０，１９．０≦ｄ≦４４．０とすることで、ＮｉＣｕＺｎフェライト単体では８６０度Ｃ以下で緻密化することが確認できる。
【００４２】
（２）六方晶フェライト粉体に上記組成のＮｉＣｕＺｎフェライトとＢｉ２Ｏ３とを添加した複合磁性材料とすることにより、９３０度Ｃ以下で焼結させることが可能となり、Ａｇ内部導体との同時焼成による積層型チップ部品に使用できる。
【００４３】
（３）六方晶フェライト粉末に上記（１）組成のＮｉＣｕＺｎフェライトとＢｉ２Ｏ３を添加することで、焼結体の抵抗率を１０９Ω・ｃｍ以上にできる。
【００４４】
以上説明したように本実施の形態例によれば、
（１）上記組成の図２の収縮曲線で示されるように、ＣｕＯ含有の多いＮｉＣｕＺｎフェライト材料とすることにより、少なくとも試料番号が５及び６については、約８５０度Ｃにおいて収縮が一定となり焼結していることを確認した。
【００４５】
（２）六方晶フェライトにＢｉ２Ｏ３と共にＣｕＯ含有の多いＮｉＣｕＺｎフェライト材料を燒結助剤として添加した場合、図４の収縮曲線で示されるように、９３０度Ｃ以下での焼結が可能となっていることが確認された。
【００４６】
（３）焼結助剤に強磁性のＮｉＣｕＺｎ系スピネルフェライトを用いることで、ＧＨｚ周波数帯においても良好な透磁率を発生できる磁性体複合材料とすることができる。
【００４７】
（４）焼結助剤に高抵抗率のＮｉＣｕＺｎ系スピネルフェライト及びＢｉ２Ｏ３を用いることで１０９Ω・ｃｍ（直流）以上の抵抗率を発揮できる磁性体複合材料が提供できる。
【００４８】
（５）焼成温度（仮焼温度）が低いため電力コストを低減できる。
といった優れた作用効果を奏することができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、低温焼結可能なＮｉＣｕＺｎ系フェライト及び低温焼結可能でＧＨｚ周波数帯での優れた磁気特性を有する磁性体複合材料を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る一発明の実施の形態例におけるＮｉＣｕＺｎフェライト材料の作製手順を説明するためのフローチャートである。
【図２】本実施の形態例におけるＮｉＣｕＺｎフェライト材料による焼結試作品の収縮曲線の例を示す図である。
【図３】本実施の形態例の高周波フェライト材料の試作品のＸ回解析で確認した結果例を示した図である。
【図４】本実施の形態例における高周波フェライト材料による焼結試作品の収縮曲線の例を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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