(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】基本組成として、Ｆｅ２Ｏ３　５３．５〜５５．２ｍｏｌ％、ＺｎＯ　２．５〜６．５ｍｏｌ％、残部ＭｎＯからなり、副成分としてＳｉＯ２　０．００２〜０．００５ｗｔ％、ＣａＯ　０．０１〜０．０５ｗ％、Ｖ２Ｏ５　０．０２〜０．０８ｗ％、Ｎｂ２Ｏ５　０．０１〜０．０５ｗｔ％を同時に含有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が５３．５〜５５．２ｍｏｌ％、ＺｎＯが２．２〜６．５ｍｏｌ％、残部ＭｎＯとし、副成分としてＳｉＯ２　０．００２〜０．００５ｗｔ％、ＣａＯ　０．０１〜０．０５ｗ％、Ｖ２Ｏ５　０．０２〜０．０８ｗ％、Ｎｂ２Ｏ５　０．０１〜０．０５ｗｔ％を同時に含有することを特徴とするＭｎ−Ｚｎフェライト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１００℃程度の高温においても高い飽和磁束密度、低損失を同時に有し、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、特に大電流用チョークコイルに適したＭｎ−Ｚｎフェライトに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電子機器の発達と小型軽量化、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ともない、回路周辺の発熱は大きくなるため、ＤＣ／ＤＣコンバーターに使用するチョークコイルは大電流であると共に、高温においても所定の性能を保つことが重要であると言える。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような理由によりスイッチング電源、ＤＣ／ＤＣコンバーターに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。高温で高飽和磁束密度かつ低損失である材料は一般的に両立が難しく、この問題の解決のために従来から種々の改善が試みられてきた。高飽和磁束密度を得るためには、基本組成であるＦｅ２Ｏ３の含有量を多くすること、又はフェライトを高密度化することが知られている。
しかし、これらの方法では、Ｐｃｖ　ｍｉｎとなる温度が低温側へ移動したり、１００℃程度の高温での飽和磁束密度が低下するなどの問題があり実用的ではない。
【０００４】
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、発熱に対して安定した特性を発揮できるＭｎ−Ｚｎフェライトを提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基本組成としてＦｅ２Ｏ３が５３．５〜５５．２ｍｏｌ％、ＺｎＯが２．２〜６．５ｍｏｌ％、残部ＭｎＯとし、副成分としてＳｉＯ２　０．００２〜０．００５ｗｔ％、ＣａＯ　０．０１〜０．０５ｗ％、Ｖ２Ｏ５　０．０２〜０．０８ｗ％、Ｎｂ２Ｏ５　０．０１〜０．０５ｗｔ％を同時に含有することを特徴とする、Ｍｎ−Ｚｎフェライトである。
【０００６】
本発明により１００℃程度の高温において高い飽和磁束密度を有しながら低損失であり、高温における直流重畳特性の劣化も小さく、発熱に対して安定した特性を発揮できるＭｎ−Ｚｎフェライトを提供することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
基本組成はＦｅ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＭｎＯからなるＭｎ−Ｚｎフェライトであり、Ｆｅ２Ｏ３　５３．５〜５５．２ｍｏｌ％、ＺｎＯ　２．２〜６．５ｍｏｌ％、残部ＭｎＯの範囲に限定した。その理由は、トランス、チョークコイルなどの能力を最大限に発揮させることを考慮し、実駆動温度以上（一般的に６０℃以上）にＰｃｖ　ｍｉｎ温度を設定すること、また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）を考慮し、さらに、電子部品の集積化と供給電力の大電流化に伴う発熱による高温条件下でも、飽和磁束密度が４４０ｍＴ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。
【０００８】
上記基本組成に加え、副成分としてＳｉＯ２、ＣａＯ、Ｎｂ２Ｏ５、Ｖ２Ｏ５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しており、ほとんどのＭｎ−Ｚｎフェライトに添加されている。Ｎｂ２Ｏ５は、ＳｉＯ２、ＣａＯとともに粒界に析出し、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、結晶組成を粒径が微細で均一な組成となるように安定化して電力損失の悪化を抑える効果がある。ＳｉＯ２、ＣａＯ、Ｎｂ２Ｏ５、Ｖ２Ｏ５これらの添加剤は相互作用により効果を促進させているため、４種同時に含有させることにより、より一層優れた効果が生み出される。それぞれの副成分は、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。
【０００９】
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。
【００１０】
【実施例】
（実施例１）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　０．０５ｗｔ％、Ｎｂ２Ｏ５　０．０２ｗｔ％を加え、アトライターで粉砕粒径が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分圧コントロールしながら１３００℃×３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Ｅ５０６０Ａ）にて損失（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８００Ａ／ｍにおける飽和磁束密度も測定した。同時に適合例１〜６の組成範囲の原料を用いてチョークコイルを作製し、２５℃および１００℃の直流重畳特性の測定を行い、直流電流バイアス（以下　Ｉｄｃと称する）０ｍＡ時のインダクタンス（Ｌ０）に対する変化率を求めた。なお、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［％］の式にて計算した。Ｉｄｃ印加時のインダクタンスの低下率が１０％となる時のＩｄｃの値、１００℃での飽和磁束密度、Ｐｃｖ　ｍｉｎでの損失を表１に示す。図１は各温度における直流重畳特性においてのＬの変化率を表したものである。
【００１１】
【表１】
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【００１２】
表１より、適合例１〜６の組成ではＰｃｖ　ｍｉｎとなる温度が８０℃以上にあり、３６０ｋＷ／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４４０〜４５０ｍＴという非常に高い値が得られている。
【００１３】
請求項の範囲外にある組成の比較例１〜４では、損失の増大、Ｐｃｖ　ｍｉｎ温度の低温側シフト、１００℃における飽和磁束密度の低下が認められる。
【００１４】
表１および図１より、適合例１〜６では従来材である比較例に対して各温度でのＬの低下率が１０％となる直流電流値が非常に大きく、大電流を流すことが可能であることが判る。また、高温における直流重畳特性の劣化も少なく、発熱に対して安定した特性を発揮できることがわかる。
【００１５】
【発明の効果】
以上のように、基本組成をＦｅ２Ｏ３　５３．５〜５５．２ｍｏｌ％、ＺｎＯ２．５〜６．５ｍｏｌ％、残部ＭｎＯとし、副成分としてＳｉＯ２　０．００２〜０．００５ｗｔ％、ＣａＯ　０．０１〜０．０５ｗ％、Ｖ２Ｏ５　０．０２〜０．０８ｗ％、Ｎｂ２Ｏ５　０．０１〜０．０５ｗｔ％を同時に添加して作製するＭｎ−Ｚｎフェライトは、１００℃程度の高温においても飽和磁束密度が４４０ｍＴ以上で、かつ２５〜１２０℃におけるＰｃｖ　ｍｉｎとなる温度が８０℃以上にあり、そのときのＰｃｖ　ｍｉｎが３６０ＫＷ／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ため、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できるＭｎ−Ｚｎフェライトを提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る適応例および比較例の直流重畳特性を表す図である。
【図１】
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