(57)【要約】【課題】ＳｎＯ２添加による効果が最大限発揮されたＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料の提供を目的とする。【解決手段】主成分の組成が、Ｆｅ２Ｏ３：４５〜４９．８ｍｏｌ％、ＣｕＯ：１０ｍｏｌ％未満、ＺｎＯ：１０〜４０ｍｏｌ％、ＮｉＯ：残部である焼結体からなり、この焼結体は、副成分として主成分に対して０．２〜４ｗｔ％のＳｎＯ２を含み、かつＳｎの変動係数ＣＶが０．２％以上であることを特徴とするＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料により上記課題を解決する。本発明のＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料において、副成分として主成分に対して０．５〜３ｗｔ％のＳｎＯ２を含有し、Ｓｎの変動係数ＣＶが０．２５〜０．５％であることが好ましい。さらに、主成分のＣｕＯが、１〜５ｍｏｌ％であることが本発明にとって好ましい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主成分の組成が、Ｆｅ２Ｏ３：４５〜４９．８ｍｏｌ％、ＣｕＯ：１０ｍｏｌ％未満（ただし、０を含む）、ＺｎＯ：１０〜４０ｍｏｌ％、ＮｉＯ：残部である焼結体からなり、
前記焼結体は、
副成分として前記主成分に対して０．２〜４ｗｔ％のＳｎＯ２を含み、かつ
Ｓｎの変動係数ＣＶが０．２％以上であることを特徴とするＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料。
【請求項２】
前記焼結体は、
前記副成分として前記主成分に対して０．４〜３ｗｔ％のＳｎＯ２を含有し、
Ｓｎの変動係数ＣＶが０．２５〜０．５％であることを特徴とする請求項１に記載のＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料。
【請求項３】
前記主成分のＣｕＯが、１〜５ｍｏｌ％であることを特徴とする請求項１又は２に記載のＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料。
【請求項４】
Ｆｅ２Ｏ３：４５〜４９．８ｍｏｌ％、ＣｕＯ：１０ｍｏｌ％未満（ただし、０を含む）、ＺｎＯ：１０〜４０ｍｏｌ％、ＮｉＯ：残部の組成を有する主成分の原料混合物を仮焼きする工程と、
前記仮焼きにより得られた反応物に対して０．２〜４ｗｔ％のＳｎＯ２原料粉末を添加し、前記反応物と混合、粉砕する工程と、
得られた粉砕物を加圧成形して成形体を得る工程と、
前記成形体を焼成して焼結体とする工程と、
を備えることを特徴とするＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料に関し、特に外部応力に対するインダクタンスＬの変化が小さく、さらに温度変化に対するインダクタンスＬの変化が小さいＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料は、インダクタ、トランス、ノイズ除去のコアとして使用され、携帯電話やノート型パソコン等の携帯機器に広く使用されている。しかしながら、フェライト材料は、圧縮応力等の応力が加わると、インダクタンスＬ（又は透磁率μ）が変化して、磁気特性が悪化する傾向がある。そのため、フェライト材料を用いた製品に応力が加わると、磁気特性に変化が生じ、製品の特性が変動するという問題点を抱えている。従って、外部応力が負荷されても、インダクタンスＬ（又は透磁率μ）の変化が少ないＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料を得る必要がある。このように外部応力に対する特性の安定性であることを、抗応力特性ということがある。
【０００３】
また、携帯電話やノート型パソコン等の携帯機器は、様々な環境で使用される為、その内部に組み込まれる部品は環境に対する高い耐性が必要である。特に温度変化に対しての耐性が重要である。温度は季節や使用される場所により大きく変化するため、温度変化に対してインダクタンスＬ（又は透磁率μ）が安定したＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライト材料が必要とされる。
【０００４】
この問題点に関し、特許文献１（特開２００３−２７２９１２号公報）は、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料の主成分組成を、Ｆｅ２Ｏ３：４５〜５０ｍｏｌ％、ＺｎＯ：１〜３２ｍｏｌ％、ＣｕＯ：５〜１５ｍｏｌ％、ＮｉＯ：残部、とし、且つ主成分組成の組成比総和に対し、ＳｎＯ２を０．２〜３ｗｔ％添加することにより、４０ＭＰａの圧縮応力が負荷された場合でも初透磁率の変化率を±１０％以内に抑制し、且つ良好な直流重畳特性が得られることを開示している。
特許文献２（特開２００４−１７２３９６号公報）は、Ｎｉ−Ｚｎ系またはＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料に特定量のＺｒＯ２、ＳｉＯ２を同時に添加することにより、インダクタンス素子のＬ値に相当するフェライト材料の透磁率において、直流重畳時の変化が小さくなり、素子の構造上の変更等がなく、該素子の小型化、低背化を実現できることを開示している。また、温度特性改善のためにＳｎＯ２を０．１〜１．０ｗｔ％添加することが有効であるとしている。
【０００５】
また、特許文献３（特許第３１４７４９６号公報）は、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｕＯ、ＺｎＯ、及びＮｉＯを、Ｆｅ２Ｏ３：４６．５〜４９．５ｍｏｌ％、ＣｕＯ：５．０〜１２．０ｍｏｌ％、ＺｎＯ：２．０〜３０．０ｍｏｌ％、ＮｉＯ：残部の割合で含有するＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料に対して、Ｃｏ３Ｏ４、Ｂｉ２Ｏ３、ＳｉＯ２、及びＳｎＯ２を、その含有率が、Ｃｏ３Ｏ４：０．０５〜０．６０重量％、Ｂｉ２Ｏ３：０．５０〜２．００重量％、ＳｉＯ２とＳｎＯ２の合計量：０．１０〜２．００重量％（但し、ＳｉＯ２、ＳｎＯ２のどちらか一方が０重量％である場合を除く）となるような割合で配合すると、樹脂モールド処理時の収縮等の応力によるインダクタンスＬの変化を小さくできることを開示している。
さらに、特許文献４（特開２００２−１２４４０８号公報）は、所定のモル比のＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料に、ＳｎＯ２を０．４〜３.０ｗｔ％単独か、さらにＬｉ２ＣＯ３を０．３〜０．５ｗｔ％添加することにより、外部応力に対して特性の変動の少ない積層インダクタ等が得られることを開示している。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２７２９１２号公報
【特許文献２】特開２００４−１７２３９６号公報
【特許文献３】特許第３１４７４９６号公報
【特許文献４】特開２００２−１２４４０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上説明したように、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料にＳｎＯ２を添加することにより抗応力特性向上、さらには温度特性向上に有効であることはよく知られていることである。しかるに、抗応力特性、さらには温度特性をより向上することが望まれており、したがって、本発明はＳｎＯ２添加による効果が最大限発揮されたＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料の提供を目的とする。また本発明は、そのようなＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
通常、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料は、原料の混合・粉砕、仮焼き、粉砕、成形及び焼成という過程を経て製造される。そして、成形に至るまでに各原料成分がより均一に分散することが、高い特性を得るために必要と考えられていた。例えば、原料の１つであるＳｎＯ２添加に基づくＳｎの化合物についても同様であり、他の原料であるＦｅ２Ｏ３、ＣｕＯ、ＺｎＯ及びＮｉＯに対して均一に分散することが必要と認識されていた。このことは、特許文献１等において、ＳｎＯ２を他の原料であるＦｅ２Ｏ３、ＣｕＯ、ＺｎＯ及びＮｉＯとともに混合・粉砕し、仮焼きを行っていることからも伺える。なお、ＳｎＯ２を原料として添加し、焼結した後の存在形態が不明確なところがあるが、便宜上、焼結体においてもＳｎＯ２と表記する場合がある。
ところが、本発明者等の検討によれば、後述する実施例から明らかなように、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトの焼結体において、ＳｎＯ２を偏析させた方が抗応力特性、温度特性がよいという驚くべき結果が得られた。本発明はこのような新たな知見に基づくものであり、主成分の組成が、Ｆｅ２Ｏ３：４５〜４９．８ｍｏｌ％、ＣｕＯ：１０ｍｏｌ％未満、ＺｎＯ：１０〜４０ｍｏｌ％、ＮｉＯ：残部である焼結体からなり、この焼結体は、副成分として主成分に対して０．２〜４ｗｔ％のＳｎＯ２を含み、かつＳｎの変動係数ＣＶが０．２％以上であることを特徴とするＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料である。
本発明のＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料において、副成分として主成分に対して０．５〜３ｗｔ％のＳｎＯ２を含有し、Ｓｎの変動係数ＣＶが０．２５〜０．５％であることが好ましい。さらに、主成分のＣｕＯが、１〜５ｍｏｌ％であることが本発明にとって好ましい。
【０００９】
以上の本発明によるＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライト材料を得るには、製造上の工夫を要するが、その中で、ＳｎＯ２原料の添加を、主成分を構成する原料を仮焼きした後に行うことが有効な手段として掲げられる。主成分を構成する原料とともに仮焼きを行うと、ＳｎＯ２の分散状態が均一になりやすいため、これを回避して主成分を仮焼きした後にＳｎＯ２原料を添加するのである。すなわち本発明は、Ｆｅ２Ｏ３：４５〜４９．８ｍｏｌ％、ＣｕＯ：１０ｍｏｌ％未満、ＺｎＯ：１０〜４０ｍｏｌ％、ＮｉＯ：残部の組成を有する主成分の原料混合物を仮焼きする工程と、仮焼きにより得られた反応物に対して０．２〜４ｗｔ％のＳｎＯ２原料粉末を添加し、反応物と混合、粉砕する工程と、得られた粉砕物を加圧成形して成形体を得る工程と、成形体を焼成して焼結体とする工程と、を備えることを特徴とするＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料によれば、ＳｎＯ２の焼結体における分散状態を制御することにより、ＳｎＯ２添加による抗応力特性及び温度特性の向上効果を十分に引き出すことができる。また、本発明のＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料の製造方法によれば、ＳｎＯ２の分散状態をあえて低く制御することにより、抗応力特性及び温度特性が向上されたＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明によるＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料は、Ｓｎの変動係数ＣＶ(Coefficient of Variance)が０．２％以上であることを特徴としている。ここで、変動係数ＣＶとは、標準偏差を平均で割った値である。本発明におけるＳｎの変動係数ＣＶは、後述する実施例で示す条件によりＥＰＭＡ（Electron Probe Micro Analyzer）でＳｎについて元素マッピングを行い、全分析点のＳｎの濃度の標準偏差を全分析点のＳｎの濃度の平均値で割ることにより求めた値とする。この値が低いほどＳｎの分散性が優れ、逆にこの値が高いほどＳｎの分散性が劣ることを示す。なお、元素マッピングの対象はＳｎであるが、このＳｎは焼結体中でＳｎ化合物、例えばＳｎＯ２として存在しているものである。
【００１２】
本発明のＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料は抗応力特性を向上することができる。ここで、本発明における抗応力特性とは、圧縮応力に対するＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料のインダクタンスＬの変化の程度を言う。樹脂モールドタイプのインダクタンス素子ではＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料を樹脂モールドするが、樹脂硬化時にＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料に圧縮応力が加わる。Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料は圧縮応力の大きさに応じてインダクタンスＬが変化するため、樹脂モールドタイプのインダクタンス素子では圧縮応力に対してインダクタンスＬの変化の少ない、抗応力特性に優れたＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料であることが望まれる。
【００１３】
本発明では、抗応力特性について、１ｔｏｎ／ｃｍ２（９８ＭＰａ）の一軸圧縮応力印加前後のインダクタンスＬの変化率ΔＬを±７％以下とすることを目標とする。インダクタンスＬの変化率ΔＬは±５％以下であることが好ましく、±３％以下であることがより好ましい。インダクタンスＬの変化率ΔＬは、後述する実施例で使用する角柱の試料にワイヤを３０回巻線した後、これに一定速度で一軸圧縮応力を印加し、このときのインダクタンスＬを連続的に測定し、得られた測定値からインダクタンス変化率ΔＬを算出する。このときの一軸圧縮応力は１ｔｏｎ／ｃｍ２とし、インダクタンス変化率ΔＬは以下の式により求める。
ΔＬ＝（Ｌ１−Ｌ０）／Ｌ０×１００（％）
Ｌ１：一軸圧縮応力印加時のインダクタンス値
Ｌ０：一軸圧縮応力印加なしのインダクタンス値
【００１４】
また、本発明では、初透磁率μｉについて温度特性を評価した。具体的には、−２０〜２０℃における温度特性αμｉｒ（αμｉｒ（−２０〜２０℃））及び２０〜１００℃における温度特性αμｉｒ（αμｉｒ（２０〜１００℃））を下記式により求め、各々、±７ｐｐｍ／℃以下、±６ｐｐｍ／℃以下とすることを目標とする。好ましいαμｉｒ（−２０〜２０℃）及びαμｉｒ（２０〜１００℃）は、各々、±５ｐｐｍ／℃以下、±４ｐｐｍ／℃以下、より好ましいαμｉｒ（−２０〜２０℃）及びαμｉｒ（２０〜１００℃）は、各々、±４ｐｐｍ／℃以下、±２ｐｐｍ／℃以下である。
αμｉｒ（−２０〜２０℃）＝（μ−２０℃−μ２０℃）／（μ２０℃）２
αμｉｒ（２０〜１００℃）＝（μ１００℃−μ２０℃）／（μ２０℃）２
【００１５】
Ｓｎの変動係数ＣＶを０．２％以上とすることにより抗応力特性、温度特性をともに向上することができる。しかし、Ｓｎの変動係数ＣＶが高くなりすぎると、磁気特性、特に初透磁率μｉの低下が無視できなくなる。したがって、Ｓｎの変動係数ＣＶは０．５％以下とすることが好ましい。より好ましいＳｎの変動係数ＣＶは０．２５〜０．５％、さらに好ましいＳｎの変動係数ＣＶは０．３〜０．５％である。なお、Ｓｎの変動係数ＣＶを制御する手法は、後述するようにいくつか存在するが、ＳｎＯ２の原料を仮焼き後に添加すること、さらにはこのときに加えられるＳｎＯ２原料の粒径を大きくすることがもっとも効果的である。
【００１６】
次に、本発明によるＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料の組成限定理由について説明する。
本発明のＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料は、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｕＯ、ＺｎＯ及びＮｉＯが主成分を構成し、ＳｎＯ２が副成分を構成する。
本発明のＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料の主成分を構成するＦｅ2Ｏ３の含有量は、４５〜４９．８ｍｏｌ％とする。Ｆｅ2Ｏ３の含有量が４５ｍｏｌ％未満だと、初透磁率μｉ及び飽和磁束密度Ｂｓが低くなる。一方、Ｆｅ2Ｏ３の含有量が４９．８ｍｏｌ％を超えると焼結密度が低くなり、初透磁率μｉ及び飽和磁束密度Ｂｓ、さらには抗応力特性が劣化する。したがって、本発明ではＦｅ2Ｏ３の含有量を４５〜４９．８ｍｏｌ％とする。好ましいＦｅ2Ｏ3の含有量は４６〜４９．５ｍｏｌ％、さらに好ましいＦｅ2Ｏ３の含有量は４７〜４９ｍｏｌ％である。
【００１７】
本発明のＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料は、主成分を構成するＣｕＯの含有量を１０ｍｏｌ％未満（ただし、０を含む）とする。ＣｕＯの含有量は、抗応力特性及び磁気特性にも影響を及ぼす。ＣｕＯ含有量が１０ｍｏｌ％以上になると初透磁率μｉが低くなるとともに、抗応力特性の向上を期待することができない。好ましいＣｕＯの含有量は０．５〜８ｍｏｌ％、さらに好ましいＣｕＯの含有量は１．５〜５ｍｏｌ％、より好ましくは２〜４．８ｍｏｌ％である。
【００１８】
本発明のＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料の主成分を構成するＺｎＯの含有量は、１０〜４０ｍｏｌ％である。ＺｎＯの含有量が１０ｍｏｌ％未満だと、初透磁率μｉが低くなる。一方、ＺｎＯの含有量が４０ｍｏｌ％を超えると、初透磁率μｉは高くなるが、飽和磁束密度Ｂｓが低くなる。したがって、本発明ではＺｎＯの含有量を１０〜４０ｍｏｌ％とする。好ましいＺｎＯの含有量は１５〜３５ｍｏｌ％、さらに好ましいＺｎＯの含有量は２０〜３０ｍｏｌ％である。
【００１９】
本発明のＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料の主成分の残部がＮｉＯである。ＺｎＯ及びＮｉＯの含有量は、一方を増やすと他方を減らすという関係にあり、互いの含有量を制御することにより、初透磁率μｉ及び飽和磁束密度Ｂｓを調整することができる。一つの基準としてＮｉＯは１０〜４０ｍｏｌ％とすることができる。ＮｉＯの含有量が１０ｍｏｌ％未満だと、飽和磁束密度Ｂｓが低くなる。一方、ＮｉＯの含有量が４０ｍｏｌ％を超えると、初透磁率μｉが低くなる。好ましいＮｉＯの含有量は１５〜３５ｍｏｌ％、さらに好ましいＮｉＯの含有量は２０〜３０ｍｏｌ％である。
【００２０】
本発明のＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料は、上記の主成分に対してＳｎＯ２を０．２〜４ｗｔ％の範囲で含有することができる。ＳｎＯ２は、磁気特性を損なうことなく、抗応力特性及び温度特性を向上できる効果を有する。つまり、ＳｎＯ２を含む本発明のＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料は、応力無負荷時及び応力負荷時のインダクタンスＬの変化が小さく、かつ温度変化に対する初透磁率μｉの変動が小さい。ただし、前述したように、この効果は、Ｓｎの変動係数ＣＶを０．２％以上としたときに顕著となる。したがって、本発明によれば、より少ない量のＳｎＯ２の含有量でインダクタンスＬについての抗応力特性、さらには初透磁率μｉの温度特性を向上できる。ただし、ＳｎＯ２の含有量が０．２ｗｔ％未満では、Ｓｎの変動係数ＣＶを０．２％以上としても、その効果を十分に得ることができない。一方で、ＳｎＯ２の含有量が４ｗｔ％を超えると、抗応力特性が劣化するとともに、初透磁率μｉが低下する。したがって本発明では、主成分に対するＳｎＯ２の量を０．２〜４ｗｔ％とする。好ましいＳｎＯ２の量は０．２５〜３．５ｗｔ％、さらに好ましいＳｎＯ２の量は０．４〜３ｗｔ％である。
【００２１】
本発明のＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料において、原料由来の不純物、及び製造工程上不可避であるＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＭｎＯ、ＣａＯ、Ｃｒ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２等の酸化物が含有されていても、本発明の技術的範囲に含まれることは言うまでもない。
【００２２】
本発明におけるＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料は、焼結体として提供される。抗応力特性及び磁気特性を兼備するためには、この焼結体が高い密度を有していることが好ましい、本発明のＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料によれば、５．１Ｍｇ／ｍ３以上の焼結密度を有することができる。焼結体密度は５．２Ｍｇ／ｍ３以上、さらには５．２５Ｍｇ／ｍ３以上とすることができる。本発明で規定する組成において、このような密度を得るためには、焼結温度を１０００℃以上とすることが望まれる。この点については、後述する製造方法の説明にて言及する。
【００２３】
次に、本発明によるＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料の好適な製造方法を説明する。
本発明のＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料は、Ｓｎの変動係数ＣＶが０．２％以上であることを特徴としている。Ｓｎの変動係数ＣＶが高いほど、焼結体内におけるＳｎが偏析していることを示す。本発明は、このようにＳｎの分散性を良くするのではなく、偏析させるところに特徴がある。
【００２４】
Ｓｎの分散性を制御する手法はいくつかある。１つは、Ｓｎの原料であるＳｎＯ２粉末の粒径を大きくすることである。粒径の大きいＳｎＯ２粉末を用いると、焼結体においてＳｎＯ２が偏析することになり、変動係数ＣＶは高くなる。ただし、粒径の大きなＳｎＯ２粉末を用いても、混合、粉砕を必要以上に行うと、微細化されてしまうので注意を要する。２つめとして、原料であるＳｎＯ２粉末を所謂仮焼き後に添加する。他の原料が仮焼きされた後に添加して焼成するほうが、他の原料とともに混合、粉砕、仮焼きし、次いで焼成する場合よりも、焼結体におけるＳｎ（ＳｎＯ２）の分散性は低くなることを利用するものである。ただし、他の原料とともに混合、粉砕、仮焼きする工程を採用しても、混合、粉砕の条件を制御することによって、焼結体におけるＳｎ（ＳｎＯ２）の分散性を調整することもできる。
【００２５】
以下、工程順に説明する。
主成分をなす原料粉末として、例えば、Ｆｅ２Ｏ３粉末、ＣｕＯ粉末、ＺｎＯ粉末及びＮｉＯ粉末を用意する。これらの主成分をなす粉末に加えて、副成分をなすＳｎＯ２粉末を用意する。
用意する各原料粉末の粒径は０．１〜１０μｍの範囲で適宜選択すればよい。ただし、ＳｎＯ２粉末については、比較的粒径の大きなものを選択することが本発明にとって好ましい。
用意された原料粉末は例えばボールミルを用いて湿式混合する。混合は、ボールミルの運転条件にも左右されるが、２０時間程度行なえば均一な混合状態を得ることができる。副成分であるＳｎＯ２粉末の添加はこの湿式混合時ではなく、後述する仮焼き後に行うことが本発明にとって好ましいのは上述の通りである。
なお、本発明では、上述の主成分の原料に限らず、２種以上の金属を含む複合酸化物の粉末を主成分の原料としてもよい。例えば、塩化鉄、塩化Ｎｉを含有する水溶液を酸化培焼することによりＦｅ、Ｎｉを含む複合酸化物の粉末が得られる。この粉末とＺｎＯ粉末を混合して主成分原料としてもよい。このような場合には、後述する仮焼きは不要である。
【００２６】
原料粉末を混合した後、仮焼きを行なう。仮焼きは、保持温度を７００〜９５０℃の範囲とし、また、雰囲気を大気とすればよい。仮焼き後に、好ましくはＳｎＯ２粉末を添加した後に、例えば平均粒径０．５〜２μｍ程度まで粉砕される。この粉砕を短時間で終了することが、Ｓｎの変動係数ＣＶを０．２％以上とするうえで好ましい。
【００２７】
主成分及び副成分からなる粉砕粉末は、後の成形工程を円滑に実行するために顆粒に造粒することが好ましい。粉砕粉末に適当な結合剤、例えばポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を少量添加し、これをスプレードライヤで噴霧、乾燥することにより顆粒を得ることができる。得られる顆粒の粒径は６０〜２００μｍ程度とすることが好ましい。
【００２８】
得られた顆粒は、例えば所定形状の金型を有するプレスを用いて所望の形状に成形され、この成形体は焼成工程に供される。焼成は、１０１０〜１２４０℃の範囲とすることが好ましい。１０１０℃未満では高い焼結密度を得ることが困難であり、１２４０℃を超えると異常粒成長が起こり、初透磁率μｉが低下する。好ましい焼成温度は１０２０〜１２１０℃、さらに好ましい焼成温度は１０４０〜１１９０℃である。
【００２９】
本発明によるＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料は、樹脂モールドタイプのインダクタンス素子のコアとして用いることができることは上述の通りである。この場合、コアに巻線を施した上から樹脂をモールドするが、樹脂の硬化、収縮によって、コアに圧縮応力が印加される。この圧縮応力の印加によっても、本発明のＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料は、インダクタンスＬの変動が小さい。また、本発明のＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料は、温度の変動に対する初透磁率μｉの変化が小さい。
【実施例１】
【００３０】
主成分をなす原料粉末として、Ｆｅ2Ｏ3粉末、ＺｎＯ粉末、ＮｉＯ粉末及びＣｕＯ粉末を表１に示す組成（ｍｏｌ％）に秤量した。
次に、これらの原料を鋼鉄製のボールミルを用いて湿式混合し、得られた混合粉末を９００℃で２時間仮焼きした。得られた仮焼き粉に対して、表１に示すＳＳＡ（Specific Surface Area）のＳｎＯ２粉末を表１に示す量を添加し、鋼鉄製のボールミルにて混合粉砕した。得られた粉砕粉末は、平均粒径が０．５μｍであった。
【００３１】
次いで、得られた各粉砕粉に、バインダとしてポリビニルアルコール水溶液を添加して造粒した。こうして得られた平均粒径７０μｍの顆粒を用いて、電磁気特性評価用のトロイダル形状試料（外径２０ｍｍ、内径１０ｍｍ、高さ５ｍｍ）をプレス成形により得た。また、抗応力特性評価用の角柱試料（幅５ｍｍ、厚さ５ｍｍ、長さ３０ｍｍ）をプレス成形により得た。なお、いずれも成形密度が３．２０Ｍｇ／ｍ３となるように成形した。成形体を大気中、１１５０℃で２時間焼成し、表１に示す試料Ｎｏ．１〜７のＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料を得た。
【００３２】
得られたトロイダル形状試料及び角柱試料を用いて、Ｓｎの変動係数ＣＶ、焼結密度、初透磁率μｉ、飽和磁束密度Ｂｓ、抗応力特性ΔＬ及び温度特性αμｉｒを測定した。測定条件は以下の通りである。得られた結果を表１に示す。また、ＳｎＯ２粉末のＳＳＡとＳｎの変動係数ＣＶとの関係を図１に、Ｓｎの変動係数ＣＶと抗応力特性ΔＬの関係を図２に、さらにＳｎの変動係数ＣＶと温度特性αμｉｒの関係を図３に示す。
【００３３】
Ｓｎの変動係数ＣＶ：以下の条件によりＥＰＭＡでＳｎについて元素マッピングを行い、全分析点のＳｎの濃度の標準偏差を全分析点のＳｎの濃度の平均値で割ることにより変動係数ＣＶを求めた。
ＥＰＭＡ測定条件
使用機器：フィールドエミッション電子プローブマイクロアナライザ(ＦＥ−ＥＰＭＡ)
日本電子（株）製  ＪＸＡ−８５００Ｆ
加速電圧:１５ｋＶ
照射電流：０．２μＡ
照射時間：４５ｍｓｅｃ／ｐｏｉｎｔ
測定領域（Ｘ＝Ｙ）：２０４．８μｍ×２０４．８μｍ(０．８μｍステップ)
【００３４】
焼結密度：上記トロイダル形状の焼結体の重量を測定した。外径、内径、厚さの測定値より焼結体の体積を求め、この値と測定された重量より焼結密度を求めた。
初透磁率μｉ：上記トロイダル形状試料にワイヤを２０回巻線した後、ＬＣＲメータ（ヒューレットパッカード社製  ＨＰ４１９２）にて１００ｋＨｚにおける初透磁率μｉを測定した。
飽和磁束密度Ｂｓ：上記トロイダル形状試料にワイヤを４０回巻線した後に印加磁界４０００Ａ／ｍに設定し、飽和磁束密度Ｂｓを直流磁化特性試験装置（メトロン技研製  ＳＹ１１０）で測定した。
【００３５】
抗応力特性ΔＬ：上記角柱試料にワイヤを３０回巻線した後、ＬＣＲメータ（ヒューレットパッカード社製  ＨＰ４１９２）にて１００ｋＨｚでのインダクタンス値Ｌ０を測定した。角柱試料の長軸方向に圧縮応力（１ｔｏｎ／ｃｍ２＝９８ＭＰａ）を負荷し、圧縮応力負荷時のインダクタンス値Ｌ１を測定し、インダクタンスの変化率ΔＬ（ΔＬ＝（Ｌ１−Ｌ０）／Ｌ０）を算出した。
温度特性αμｉｒ：初透磁率μｉを−２０〜１２０℃の範囲で測定し、下記の式にてαμｉｒ求めた。
αμｉｒ：−２０〜２０℃＝（μ−２０℃−μ２０℃）／（μ２０℃）２
αμｉｒ：２０〜１００℃＝（μ１００℃−μ２０℃）／（μ２０℃）２
【００３６】
【表１】
2007269503.tif 000003
【００３７】
図１に示すように、Ｓｎの変動係数ＣＶは原料として用いられたＳｎＯ２粉末のＳＳＡによって変わり、ＳＳＡの低いＳｎＯ２粉末を用いることにより、Ｓｎの変動係数ＣＶを高くすることができる。ただし、図１の結果からすると、ＳｎＯ２粉末のＳＳＡを試料Ｎｏ．７より低くしても、より高いＳｎの変動係数ＣＶを得ることは難しくなりつつある。
【００３８】
次に、図２に示すように、Ｓｎの変動係数ＣＶが高くなると、ΔＬの絶対値が小さくなって抗応力特性が向上することがわかる。本発明では、１ｔｏｎ／ｃｍ２（＝９８ＭＰａ）の圧縮応力を印加したときのΔＬが±７％以下であることを基準としており、Ｓｎの変動係数ＣＶが０．２％以上になるとΔＬの絶対値を７％以下にすることができる。Ｓｎの変動係数ＣＶを０．２５％以上にするとΔＬの絶対値を５％以下にすることができ、さらにＳｎの変動係数ＣＶを０．３５％以上にするとΔＬの絶対値を３％以下にすることができることが、図１より理解されよう。
【００３９】
また、図３に示すように、Ｓｎの変動係数ＣＶが高くなると、初透磁率μｉの温度特性αμｉｒも向上する。ただし、温度特性αμｉｒは、Ｓｎの変動係数ＣＶの増加に伴って、正の数から負の数に変わることから、好ましい範囲があるといえる。もっとも、Ｓｎの変動係数ＣＶが０．５％程度まで増加しても、温度特性αμｉｒは±２ｐｐｍ/℃の範囲に留まっている。したがって、温度特性αμｉｒにとって好ましいＳｎの変動係数ＣＶは０．２５〜０．５％、さらに好ましいＳｎの変動係数ＣＶは０．３〜０．５％である。
【００４０】
一方で、Ｓｎの変動係数ＣＶが高くなると初透磁率μｉは小さくなる傾向にあるから、抗応力特性、温度特性をも考慮して、Ｓｎの変動係数ＣＶを設定するように製造することが必要である。
【実施例２】
【００４１】
ＳｎＯ２粉末を他の原料粉末混合時に添加（仮焼き前添加）した以外は、実施例１の試料Ｎｏ．１及び４（仮焼き後添加）と同様にして同様にＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料を作製し、やはり実施例１と同様にＳｎの変動係数ＣＶ、焼結密度、初透磁率μｉ、飽和磁束密度Ｂｓ、抗応力特性ΔＬ及び温度特性αμｉｒを測定した。その結果を表２に示す。なお、試料Ｎｏ．８が試料Ｎｏ．１に対応し、試料Ｎｏ．９が試料Ｎｏ．４に対応している。
【００４２】
【表２】
2007269503.tif 000004
【００４３】
表２に示すように、仮焼き後にＳｎＯ２を添加することにより、Ｓｎの変動係数ＣＶを高くすることができる。ただし、添加するＳｎＯ２のＳＳＡを低くすれば、仮焼き前に添加しても変動係数ＣＶを０．２％以上にできる。また、表２の結果より、混合、粉砕の条件が一緒であれば、実施例１の試料Ｎｏ．５及び６においても、仮焼き前にＳｎＯ２を添加しても、０．２％以上の変動係数ＣＶを得ることができるものと解される。
【実施例３】
【００４４】
表３に示す組成とする以外は、実施例１と同様にしてＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料を作製し、やはり実施例１と同様にＳｎの変動係数ＣＶ、焼結密度、初透磁率μｉ、飽和磁束密度Ｂｓ、抗応力特性ΔＬ及び温度特性αμｉｒを測定した。その結果を表３に示す。また、図４にＳｎＯ２の含有量と抗応力特性ΔＬの関係を、図５にＳｎＯ２の含有量と温度特性αμｉｒの関係を示す。
【００４５】
【表３】
2007269503.tif 000005
【００４６】
表３、図４及び図５に示すように、ＳｎＯ２を含有することにより、抗応力特性ΔＬ及び初透磁率の温度特性αμｉｒを向上することができる。ただし、その量が５ｗｔ％に達すると抗応力特性ΔＬが著しく劣化するとともに、初透磁率μｉの低下も無視できなくなる。さらに、比抵抗ρも著しく低くなる。以上の結果より、ＳｎＯ２の含有量は０．２〜４ｗｔ％、好ましくは０．２５〜３．５ｗｔ％、より好ましくは０．４〜３ｗｔ％である。
【実施例４】
【００４７】
表４に示す組成とする以外は、実施例１と同様にしてＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料を作製し、やはり実施例１と同様にＳｎの変動係数ＣＶ、焼結密度、初透磁率μｉ、飽和磁束密度Ｂｓ、抗応力特性ΔＬ及び温度特性αμｉｒを測定した。その結果を表４に示す。
【００４８】
【表４】
2007269503.tif 000006
【００４９】
表４に示すように、ＣｕＯ含有量が多くなると初透磁率μｉが低くなるとともに、抗応力特性ΔＬ及び温度特性αμｉｒが劣化する傾向にある。したがって、ＣｕＯ含有量は８ｍｏｌ％以下、さらには５ｍｏｌ％以下とすることが好ましい。
【実施例５】
【００５０】
表５に示す組成とする以外は、実施例１と同様にしてＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料を作製し、やはり実施例１と同様にＳｎの変動係数ＣＶ、焼結密度、初透磁率μｉ、飽和磁束密度Ｂｓ、抗応力特性ΔＬ及び温度特性αμｉｒを測定した。その結果を表５に示す。
【００５１】
【表５】
2007269503.tif 000007
【００５２】
表５に示すように、Ｆｅ２Ｏ３含有量が少ないと初透磁率μｉ及び飽和磁束密度Ｂｓが低い。また、Ｆｅ２Ｏ３含有量が多くなると初透磁率μｉが低くなるとともに、抗応力特性ΔＬが劣化する。そこで本発明では、Ｆｅ２Ｏ３含有量を４５〜４９．８ｍｏｌ％とする。
【実施例６】
【００５３】
表６に示す組成とした以外は実施例１と同様にＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料を作製し、やはり実施例１とにＳｎの変動係数ＣＶ、焼結密度、初透磁率μｉ、飽和磁束密度Ｂｓ、抗応力特性ΔＬ及び温度特性αμｉｒを測定した。その結果を表６に示す。
【００５４】
【表６】
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【００５５】
表６に示すように、ＮｉＯ含有量が少ないと飽和磁束密度Ｂｓが低くなる傾向にある。また、ＮｉＯ含有量が多くなると初透磁率μｉが低くなるとともに、抗応力特性ΔＬが劣化する。そこで本発明では、ＮｉＯ含有量を１０〜４０ｍｏｌ％とすることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】ＳｎＯ２粉末のＳＳＡとＳｎの変動係数ＣＶとの関係を示すグラフである。
【図２】Ｓｎの変動係数ＣＶと抗応力特性ΔＬの関係を示すグラフである。
【図３】Ｓｎの変動係数ＣＶと温度特性αμｉｒの関係を示すグラフである。
【図４】ＳｎＯ２の含有量と抗応力特性ΔＬの関係を示すグラフである。
【図５】ＳｎＯ２の含有量と温度特性αμｉｒの関係を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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