(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＦｅがＦｅ2Ｏ3換算で６０〜７０重量％、ＮｉがＮｉＯ換算で７〜１５重量％、ＺｎがＺｎＯ換算で１５〜２５重量％、ＣｕがＣｕＯ換算で０〜５％重量％、ＭｎがＭｎＯ換算で０〜３重量％からなる主成分１００重量部に対して、Ｓｉ、Ａｌ、Ｃａ、ＭｇおよびＣｒをそれぞれＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＣａＯ、ＭｇＯおよびＣｒ2Ｏ3換算で各々０．０１〜１重量部、ＺｒをＺｒＯ2換算で０．００１〜１重量部含有することを特徴とするフェライト材料。
【請求項２】
気孔率が１０体積％以下であることを特徴とする請求項１に記載のフェライト材料。
【請求項３】
平均気孔径が３．５μｍ以下、最大気孔径が２５μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のフェライト材料。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のフェライト材料を用いたフェライト基板。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載のフェライト材料を用いた電磁波吸収部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高透磁率、高強度のフェライト材料およびこれを用いたフェライト基板並びに電磁波吸収部材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＮｉおよびＺｎを含有するＮｉ−Ｚｎ系のフェライト材料は、インダクタ−・変圧器・電磁磁石・ノイズ除去等のコアとして幅広く使用されている。
【０００３】
特に、近年、携帯電話やノート型パソコン等、携帯機器の小型・薄型化の進展と共に、これらの携帯機器に使用される部品の小型・薄型化に伴い高強度のフェライト材料が求められている。
【０００４】
また、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト材料の新たな用途として、分割溝を有する多数個取り用のフェライト基板や、フロッピーディスクのヘッドを磁気シールドする電磁波シールド部材が提案されている。
【０００５】
そして、このＮｉ−Ｚｎ系フェライト材料の強度を向上させるためにＦｅ2Ｏ3−ＮｉＯ−ＺｎＯ−ＣｕＯ−ＭｎＯ−ＺｒＯ2系フェライトが提案されている（特開平８−１５７２５３号公報参照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のＮｉ−Ｚｎ系フェライト材料は、透磁率が低く、また、ＪＩＳＲ１６０１による３点曲げ強度が９８〜１４７ＭＰａと機械的な強度が低いものであった。
【０００７】
そのため、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト材料を上述したフェライト基板や電磁波シールド部材として用いると、製造工程や使用中に他部材との接触、落下衝撃等により欠けや割れが生じやすく、また、透磁率が低いため高周波での電磁波シールドの効果が十分得られないという問題があった。
【０００８】
また、これに代わる材料としてＭｎ−Ｚｎ系フェライト材料を用いる事も考えられていたが、コストが高いという問題点があった。
【０００９】
そこで、本発明は、上記フェライト基板や電磁波シールド部材として好適に用いられる透磁率と強度の高いＮｉ−Ｚｎ系フェライト材料を得ることを課題とする。
【００１０】
【課題を解決する為の手段】
本発明者らは研究を重ねた結果、次の手段により上述の課題を解決できることを見出した。
【００１１】
すなわち、本発明のフェライト材料はＦｅがＦｅ2Ｏ3換算で６０〜７０重量％、ＮｉがＮｉＯ換算で７〜１５重量％、ＺｎがＺｎＯ換算で１５〜２５重量％、ＣｕがＣｕＯ換算で０〜５％重量％、ＭｎがＭｎＯ換算で０〜３重量％からなる主成分１００重量部に対して、Ｓｉ、Ａｌ、Ｃａ、ＭｇおよびＣｒをそれぞれＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＣａＯ、ＭｇＯおよびＣｒ2Ｏ3換算で各々０．０１〜１重量％、ＺｒをＺｒＯ2換算で０．００１〜１重量％含有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のフェライト材料はさらに気孔率を１０体積％以下、平均気孔径を３．５μｍ以下、最大気孔径を２５μｍ以下としたことを特徴とする。
【００１３】
更に、本発明では上記のＮｉ−Ｚｎ系フェライト材料をフェライト基板や電磁波吸収部材に用いることを特徴とする。
【００１４】
なお電磁波吸収部材とは、電磁波を吸収して遮断するためのシールド部材や、あるいは電磁波を吸収して発熱する部材である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明のフェライト材料は、ＦｅがＦｅ２Ｏ３換算で６０〜７０重量％、ＮｉがＮｉＯ換算で７〜１５重量％、ＺｎがＺｎＯ換算で１５〜２５重量％、ＣｕがＣｕＯ換算で０〜５％重量％、ＭｎがＭｎＯ換算で０〜３重量％からなる主成分１００重量部に対して、Ｓｉ、Ａｌ、Ｃａ、ＭｇおよびＣｒをそれぞれＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、ＭｇＯおよびＣｒ２Ｏ３換算で各々０．０１〜１重量部、ＺｒをＺｒＯ２換算で０．００１〜１重量部含有したものである。
【００１６】
本発明において、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトの主成分の組成比を上記範囲とした理由は以下の通りである。
【００１７】
ＦｅをＦｅ2Ｏ3換算で６０〜７０重量％としたのは、６０重量％未満では透磁率が低くなり、７０重量％を超えると焼結性が低下し透磁率が低くなるからである。
【００１８】
ＮｉをＮｉＯ換算でが７〜１５重量％としたのは、７重量％未満ではＱ値が低くなり、１５重量％を超えると透磁率が低くなるからである。
【００１９】
また、ＺｎをＺｎＯ換算で１５〜２５重量％としたのは、１５重量％未満では透磁率が低くなり、２５重量％を超えると強度と透磁率が低くが低下Ｑ値とキュリー点が低くなるからである。
【００２０】
また、ＣｕをＣｕＯ換算で０〜５重量％としたのは、ＣｕＯが５重量％を超えると曲げ強度が低くなるからである。
【００２１】
また、ＭｎをＭｎＯ換算で０〜３重量％としたのは、ＭｎＯが３重量％を超えると透磁率が低くなるからである。
【００２２】
また、本発明のフェライト材料においては上記主成分に対し、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｃｒ2Ｏ3を上述の範囲で含有する事によって、これらが焼結助剤、気孔低減作用、結晶サイズの制御作用をなし、透磁率と曲げ強度を高めることができる。
【００２３】
そして、主成分１００重量部に対して、Ｓｉ、Ａｌ、Ｃａ、ＭｇおよびＣｒをそれぞれＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、ＭｇＯおよびＣｒ２Ｏ３換算で各々０．０１〜１重量部、ＺｒをＺｒＯ２換算で０．００１〜１重量部含有する理由は以下の通りである。
【００２４】
ＳｉをＳｉＯ２換算で０．０１〜１重量部含有するのは、０．０１重量部未満では強度が低下し、１重量部を超えると透磁率が低下するためである。
【００２５】
また、ＡｌをＡｌ２Ｏ３換算で０．０１〜１重量部含有するのは０．０１重量部以下では強度が低下し、１重量部を超えると透磁率が低下するためである。
【００２６】
また、ＣａをＣａＯ換算で０．０１〜１重量部含有するのは、ＣａＯが０．０１重量部未満では曲げ強度が低下し、１重量部を超えると焼結性が低下し透磁率が低くなるためである。
【００２７】
また、ＭｇをＭｇＯ換算で０．０１〜１重量部含有するのは、ＭｇＯが０．０１重量部未満では曲げ強度が低下し、１重量部を超えると焼結性が低下して透磁率が低くなるためである。
【００２８】
また、ＣｒをＣｒ２Ｏ３換算で０．０１〜１重量部含有するのは、０．０１重量部未満では曲げ強度が低下し、１重量部を超えると透磁率が低下するからである。
【００２９】
また、ＺｒＯ２を本発明の範囲内で含有することにより極端な粒成長を抑制し焼結密度を高くして、強度を高くすることができる。ＺｒをＺｒＯ２換算で０．００１〜１重量部含有するのは、０．００１重量部未満では曲げ強度が低下し、１重量部を超えると透磁率が低下するからである。
【００３０】
更に、透磁率と曲げ強度をさらに高めるため、本発明のフェライト材料は気孔率を１０％以下、平均気孔径を３．５μｍ以下、最大気孔径を２５μｍ以下に制御する事が好ましい。気孔率が１０％より多くなったり、または平均気孔径が３．５μｍよりも大きく且つ最大気孔径が２５μｍより大きくなると気孔が破壊源となるため曲げ強度の向上が著しくなく、また、気孔が多くなることにより透磁率の向上が著しくないからである。
【００３１】
また、本発明のフェライト材料の気孔率はアルキメデス法によって求める。
【００３２】
また、本発明のフェライト材料の平均気孔径および最大気孔径は、例えば次の様に求める。フェライト磁器を研磨し、鏡面を出した後、鏡面部のSEM写真等を撮り、この写真中にある気孔の平均気孔径、最大気孔径を求める。
【００３３】
本発明のフェライト材料は組成、気孔率、平均気孔径、最大気孔径を上述の範囲とする事によって１ＭＨｚ付近での透磁率が１６００以上、ＪＩＳＲ１６０１による３点曲げ強度が１５０ＭＰａ以上のフェライト材料を得ることができる。
【００３４】
本発明のフェライト材料の製造方法は以下の通りである。
【００３５】
高純度のＦｅ2Ｏ3、ＮｉＯ、ＺｎＯ、ＣｕＯ、ＭｎＯをボールミルで混合した後、７５０〜１０００℃で仮焼し、得られた仮焼粉体にＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＣａＯ、ＭｇＯおよびＣｒ2Ｏ3、ＺｒＯ2を添加しボールミルにて粉砕した後、所定のバインダーを加えて造粒し、周知の成型方法で成型する。この成形体を９００〜１２５０℃で焼成し本発明のフェライト材料を製造する。
【００３６】
また、本発明においてはＳｒＯ、ＴｉＯ2、Ｙ2Ｏ3、Ｐ2Ｏ5、ＷＯ３、ＰｂＯ、Ｋ2Ｏ等を合計で１重量％以下の範囲で含んでも良い。
【００３７】
次に、本発明のフェライト材料を用いたフェライト基板や電磁波吸収部材にについて説明する。
【００３８】
図１に示したフェライト基板１０は、本発明のフェライト材料からなる板状体であって、その表面に縦横方向に複数の分割溝１１を形成したものである。フェライト基板１０の表面に電気回路を厚膜印刷後焼付けたり、薄膜蒸着等により電気回路を形成した後、分割溝１１から切り離すことによって、各種素子用部品や、面コイル等の電子部品を同時に多数個取りすることができる。
【００３９】
そして、上記フェライト基板１０の材質として本発明のフェライト材料を用いることにより、フェライト基板１０の製造工程上、あるいは取扱い上において欠けや割れを防止することができる。
【００４０】
なお、図１ではフェライト基板１０として多数個取りのものを示したが、この他の一般的な回路基板や各種基板にも適用することができる。
【００４１】
次に、電磁波吸収部材としての実施形態を図２に示す。図２において、フロピーディスクの磁気ヘッド部において、アーム２２に固定した磁気ヘッド２１の周囲に本発明のフェライト材料からなる電磁波シールド部材２０を配置してある。そして、該電磁波シールド部材２０を備えることによって、フロッピーディスクドライブ内で、モーター等から発生するノイズが、磁気ヘッド２１に入ることを防止することができる。
【００４２】
フロッピーディスクの磁気ヘッド部は、その構造上、ショックに対して敏感で振動しやすい。そのため、電磁波シールド部材２０も磁気ヘッド２１と共に振動するため、何らかの強いショック（落下等）で周辺部品と接触、あるいは衝突し破損する恐れがある。そこで、電磁波シールド部材２０を機械的強度の高い本発明のフェライト材料とすることによって上記破損等の問題を防止することができる。
【００４３】
また、図２には電磁波吸収部材としてシールド部材の例を示したが、この他に電磁波吸収により発熱する性質を利用して、例えば電子レンジの調理等に用いることもできる。
【００４４】
【実施例】
実施例１
表１に示す主成分の組成をボールミルで混合した後、８００〜９６０℃で仮焼した。得られた仮焼粉体にＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｃｒ２Ｏ３、およびＺｒＯ２をそれぞれ０．３重量部添加、混合し、ボールミルにて粉砕した後、所定のバインダーを加えて造粒し、圧縮成型して図３に示すトロイダルコア１の形状に成形し、この成形体を９５０〜１２００℃で焼成し、これによって試料Ｎｏ１〜１５を作製した。
【００４５】
この焼成において焼結性の良否について、１２００℃以下でも焼結する場合を○とし、１２００℃を超える温度にまで高める事で焼結する場合を×とした。得られた焼結体をトロイダルコア１とし、これに線径０．２ｍｍの被膜銅線を７ターン巻き付け、１ＭＨｚでの初透磁率をＬＣＲメータにて測定した。曲げ強度はＪＩＳＲ１６０１の規格に従って測定を行った。
【００４６】
結果は、表１に示す通りである。この結果より、本発明の範囲外の試料Ｎｏ．１〜８は透磁率が低かったり、曲げ強度が低かったり、あるいは焼結性が悪いものであった。
【００４７】
これに対して本発明の範囲内の試料Ｎｏ．９〜１５は、焼結性が良好で、透磁率が１６００以上と高く、曲げ強度が１５０ＭＰａ以上と優れた特性が得られた。
【００４８】
【表１】
0004587542.tif 000002
【００４９】
実施例２
次に、主成分であるＦｅ２Ｏ３を６６重量％、ＮｉＯ２を８重量％、ＺｎＯを２２重量％、ＣｕＯを３重量％、ＭｎＯを１重量％に固定し、副成分を表２に示すように幾通りにも変化させ、その他の条件は実施例１と同様にしてトロイダルコア１の形状の試料Ｎｏ．１６〜５０を得た。得られた焼結体に対して、実施例１と同様にして１ＭＨｚの透磁率、曲げ強度、焼結性を評価したところ、表２に示す様な結果が得られた。
【００５０】
表２によれば、副成分が本発明の範囲外の試料Ｎｏ．３７〜５０は透磁率が低かったり、強度が低かったり、あるいは焼結性が悪いものであった。
【００５１】
これに対して本発明の範囲内の試料Ｎｏ．１６〜３６は透磁率１６００以上、曲げ強度１５０ＭＰａ以上が得られ、焼結性も良好であった。
【００５２】
【表２】
0004587542.tif 000003
【００５３】
実施例３
次に、主成分であるＦｅ２Ｏ３を６６重量％、ＮｉＯを８重量％、ＺｎＯを２２重量％、ＣｕＯを３重量％、ＭｎＯを１重量％に固定し、８００〜９６０℃で仮焼し、得られた仮焼粉体にＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｃｒ２Ｏ３、およびＺｒＯ２をそれぞれ０．４重量部添加、混合し、ボールミルにて粉砕した後、所定のバインダーを加えて造粒し、圧縮成型して成形し、この成形体を９５０〜１２００℃で焼成し、気孔率を変化させた試料を作製し、各試料の曲げ強度を測定した。
【００５４】
その結果、表３に示す様に気孔率が１０％以下の試料Ｎｏ．５１〜５６は２００ＭＰａ以上と特に高い曲げ強度が得られた。また、各試料の透磁率は全て１６００以上であった。
【００５５】
【表３】
0004587542.tif 000004
【００５６】
実施例４
次に、主成分であるＦｅ２Ｏ3を６６重量％、ＮｉＯを８重量％、ＺｎＯを２２重量％、ＣｕＯを３重量％、ＭｎＯを１重量％に固定し、８００〜９６０℃で仮焼し、得られた仮焼粉体にＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｃｒ２Ｏ３、およびＺｒＯ２をそれぞれ０．１重量部添加、混合し、ボールミルにて粉砕した後、所定のバインダーを加えて造粒、成形し、この成形体を１０５０〜１２００℃の焼成温度範囲内でキープ時間を０．５〜４時間の範囲内で変化させることにより、平均気孔径と最大気孔径を変化させて本発明の範囲内の試料を作製し、その曲げ強度を測定した。
【００５７】
その結果、表４に示す様に平均気孔径が３．５μｍ以下、最大気孔径が２５μｍ以下の試料Ｎｏ．６０〜６５は曲げ強度が２００ＭＰａ以上と特に高い曲げ強度が得られた。また、各試料の透磁率は全て１６００以上であった。
【００５８】
【表４】
0004587542.tif 000005
【００５９】
【発明の効果】
以上の様に、本発明によれば、ＦｅがＦｅ2Ｏ3換算で６０〜７０重量％、ＮｉがＮｉＯ換算で７〜１５重量％、ＺｎがＺｎＯ換算で１５〜２５重量％、ＣｕがＣｕＯ換算で０〜５％重量％、ＭｎがＭｎＯ換算で０〜３重量％からなる主成分１００重量部に対して、Ｓｉ、Ａｌ、Ｃａ、ＭｇおよびＣｒをそれぞれＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＣａＯ、ＭｇＯおよびＣｒ2Ｏ3換算で各々０．０１〜１重量部、ＺｒをＺｒＯ2換算で０．００１〜１重量部含有するフェライト材料とすることによって、透磁率が高く、機械的強度が高い優れたフェライト材料を製造することができる。このフェライト材料はフェライト基板や電磁波吸収部材等へ適用することができ、高周波で使用される部品の電磁波ノイズ低減等に大きく貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフェライト材料を用いたフェライト基板を示す斜視図である。
【図２】本発明のフェライト材料を用いた電磁波吸収部材の一例である電磁波シールド部材を示す斜視図である。
【図３】本発明のフェライト材料を用いたフェライトコアを示す図である。
【符号の説明】
１０：フェライト基板
１１：分割溝
２０：電磁波シールド部材
２１：磁器ヘッド
２２：アーム
１：トロイダルコア
１ａ：巻き線部
【図１】
0004587542.tif 000006
【図２】
0004587542.tif 000007
【図３】
0004587542.tif 000008