(57)【要約】【課題】１ＭＨｚ以上の高周波域で、かつ１００℃近傍の損失が小さいＭｎ−Ｚｎ系フェライト材料を提供する。【解決手段】主成分として、Ｆｅ２Ｏ３：５３〜５６ｍｏｌ％、ＺｎＯ：７ｍｏｌ％以下（０ｍｏｌ％を含む）、残部：ＭｎＯを含み、副成分として、ＣｏをＣｏＯ換算で０．１５〜０．６５ｗｔ％、ＳｉをＳｉＯ２換算で０．０１〜０．０４５ｗｔ％、ＣａをＣａＣＯ３換算で０．０５〜０．４０ｗｔ％を含み、下記フェライト組成式（１）におけるδ値（陽イオン欠陥量）が、５×１０−３≦δ≦１９×１０−３であることを特徴とするＭｎ−Ｚｎ系フェライト材料。  （Ｚｎａ２+，Ｔｉｂ４+，Ｍｎｃ２+，Ｍｎｄ３+，Ｆｅｅ２+，Ｆｅｆ３+，Ｃｏｇ2+，Ｃｏｈ３+）３Ｏ４+δ…組成式（１）  ただし、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈ＝３、δ＝ａ＋２ｂ＋ｃ＋（３／２）ｄ＋ｅ＋（３／２）ｆ＋ｇ＋（３／２）ｈ−４、[ｇ：ｈ＝１：２]【選択図】図２
2007238339.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主成分として、
Ｆｅ２Ｏ３：５３〜５６ｍｏｌ％、
ＺｎＯ：７ｍｏｌ％以下（０ｍｏｌ％を含む）、
残部：ＭｎＯを含み、
副成分として、
ＣｏをＣｏＯ換算で０．１５〜０．６５ｗｔ％、
ＳｉをＳｉＯ２換算で０．０１〜０．０４５ｗｔ％、
ＣａをＣａＣＯ３換算で０．０５〜０．４０ｗｔ％を含み、
下記フェライト組成式（１）におけるδ値（陽イオン欠陥量）が、５×１０−３≦δ≦１９×１０−３であることを特徴とするＭｎ−Ｚｎ系フェライト材料。
Ｚｎａ２+，Ｔｉｂ４+，Ｍｎｃ２+，Ｍｎｄ３+，Ｆｅｅ２+，Ｆｅｆ３+，Ｃｏｇ2+，Ｃｏｈ３+）３Ｏ４+δ…組成式（１）
ただし、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈ＝３、δ＝ａ＋２ｂ＋ｃ＋（３／２）ｄ＋ｅ＋（３／２）ｆ＋ｇ＋（３／２）ｈ−４、[ｇ：ｈ＝１：２]
【請求項２】
前記δ値が、１０×１０−３≦δ≦１７×１０−３であることを特徴とする請求項１に記載のＭｎ−Ｚｎ系フェライト材料。
【請求項３】
Ｆｅの合計量（ｗｔ％）に対するＦｅ２＋（二価鉄）の量（ｗｔ％）の比をＦｅ２＋／Ｆｅとすると、
０．０４≦Ｆｅ２＋／Ｆｅ≦０．０５であることを特徴とする請求項１又は２に記載のＭｎ−Ｚｎ系フェライト材料。
【請求項４】
ＴｉをＴｉＯ２換算で０．３５ｗｔ％以下及びＴａをＴａ２Ｏ５換算で０．２５ｗｔ％以下の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＭｎ−Ｚｎ系フェライト材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電源トランス等の磁心に用いられる、１ＭＨｚ、好ましくは２ＭＨｚ以上の高周波域でコア損失（Ｐｃｖ、以下単に損失と言うことがある）が小さいＭｎ−Ｚｎ系フェライト材料に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年電気機器の小型化の進展が著しい。それに伴い各種電気機器に搭載される電源においても更なる小型化が求められている。一般にトランスを正弦波で駆動する場合、磁束密度ＢはＢ＝（Ｅｐ／４．４４ＮｐＡｆ)×１０７と表される。前記式においてＥｐは印加電圧［Ｖ］、Ｎｐは１次側巻き線数、Ａは磁心断面積［ｃｍ２］、ｆは駆動周波数［Ｈｚ］である。前記式から明らかなように、トランスの小型化には駆動周波数の高周波化が有効であり、そのため近年においては数ＭＨｚという高い周波数での使用に耐えうる高性能な磁心が求められている。
【０００３】
現在、電源トランス等で最も多く用いられている磁心の材料として、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト材料が挙げられる。この材料は確かに１００ｋＨｚ程度の低周波域においては高透磁率かつ低損失であり磁心材料として重要な特性を満足するものである。しかしながらこのフェライト材料は駆動周波数が数ＭＨｚと高い場合には損失が著しく増大し、駆動周波数の高周波化が進む昨今においては使用に供されることが困難である。この問題に対し、特開平６−３１０３２０号公報（特許文献１）、特開平７−１３０５２７号公報（特許文献２）などではＭｎ−Ｚｎ系フェライト材料に対し添加成分として種々の酸化物を含有させることにより３００ｋＨｚ−数ＭＨｚにおいて低損失を示す磁性材料が開示されている。これに対し高周波数における低損失特性が不十分であるとして、特開平１０−３４０８０７号公報（特許文献３）においてＦｅ２Ｏ３：５２〜５５ｍｏｌ％、ＣｏＯ：０．４〜１ｍｏｌ％を含み、残部が実質的にＭｎＯからなることを特徴とするＭｎ−Ｃｏ系フェライト材料が提案されている。
【０００４】
損失に関しては、その最小値が低いことが好ましいことはもちろんであるが、広い温度範囲での変化が小さいこと、つまりその温度特性もまた非常に重要な要素である。一般に損失の温度による変化が小さければ小さいほど好ましく、特に電源トランス等で使用される温度域である室温（２５℃）〜１００℃近傍までの温度範囲で特性変化が少ないことが望まれている。特開平６−３１０３２０号公報（特許文献１）、特開平７−１３０５２７（特許文献２）においては損失の温度変化に関し、室温付近で負の温度係数を持つことが示されており、また６０〜８０℃近辺で損失の絶対値が最小となることは示されているが、その温度変化の程度に関しては言及されておらずこの点で課題を残している。また特開平８−１９１０１１号公報（特許文献４）では広範囲の温度領域で低損失なＭｎ−Ｚｎ−Ｃｏ系フェライト材料に関して開示がなされているが、これは１００ｋＨｚ程度の現在一般的にＭｎ−Ｚｎフェライト材料が用いられている周波数に関するものであり、本件の目指す１ＭＨｚ以上の高周波域での使用に実際上耐えうるものではない。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−３１０３２０号公報
【特許文献２】特開平７−１３０５２７号公報
【特許文献３】特開平１０−３４０８０７号公報
【特許文献４】特開平８−１９１０１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、１ＭＨｚ以上の高周波域で、かつ１００℃近傍の損失が小さいＭｎ−Ｚｎ系フェライト材料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】
【０００７】
Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト材料の陽イオン欠陥量（δ、以下の式（１）で定義される）を調整することにより損失を制御することがこれまで提案されている。例えば、特開２００２−２５５５５９号公報（特許文献５）、特開２００４−２１７４５２号公報（特許文献６）等である。特許文献５、６は、いずれも１００ｋＨｚ程度の周波数帯域を対象としており、特許文献５では０．００２５以下とし、特許文献６では０．００３３以下とすることが提案されている。つまり、１００ｋＨｚ程度の周波数帯域を対象とする場合には、陽イオン欠陥量δは小さいほど好ましいと認識されていた。
（Ｚｎａ２+，Ｎｉｂ２+，Ｍｎｃ２+，Ｍｎｄ３+，Ｆｅｅ２+，Ｆｅｆ３+）３Ｏ４＋δ…組成式（１）
ただし、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＝３、δ＝ａ＋ｂ＋ｃ＋（３／２）ｄ＋ｅ＋（３／２）ｆ−４
【０００８】
【特許文献５】特開２００２−２５５５５９号公報
【特許文献６】特開２００４−２１７４５２号公報
【０００９】
ところが、本発明者等の検討によると、１ＭＨｚ以上の高周波域において損失を低減するためには、陽イオン欠陥量δが小さいほど好ましいということはなく、所定の範囲にあることが有利であることを新たに知見した。本発明はこの知見に基づくものであり、主成分として、Ｆｅ２Ｏ３：５３〜５６ｍｏｌ％、ＺｎＯ：７ｍｏｌ％以下（０ｍｏｌ％を含む）、残部：ＭｎＯを含み、副成分として、ＣｏをＣｏＯ換算で０．１５〜０．６５ｗｔ％、ＳｉをＳｉＯ２換算で０．０１〜０．０４５ｗｔ％、ＣａをＣａＣＯ３換算で０．０５〜０．４０ｗｔ％を含み、下記フェライト組成式（１）におけるδ値（陽イオン欠陥量）が、５×１０−３≦δ≦１９×１０−３であることを特徴とするＭｎ−Ｚｎ系フェライト材料である。
（Ｚｎａ２+，Ｔｉｂ４+，Ｍｎｃ２+，Ｍｎｄ３+，Ｆｅｅ２+，Ｆｅｆ３+，Ｃｏｇ2+，Ｃｏｈ３+）３Ｏ４+δ…組成式（１）
ただし、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈ＝３、δ＝ａ＋２ｂ＋ｃ＋（３／２）ｄ＋ｅ＋（３／２）ｆ＋ｇ＋（３／２）ｈ−４、[ｇ：ｈ＝１：２]
【００１０】
本発明のＭｎ−Ｚｎ系フェライト材料において、δ値は１０×１０−３≦δ≦１７×１０−３であることが好ましい。
また本発明の本発明のＭｎ−Ｚｎ系フェライト材料において、Ｆｅの合計量（ｗｔ％）に対するＦｅ２＋（二価鉄）の量（ｗｔ％）の比をＦｅ２＋／Ｆｅとすると、０．０４≦Ｆｅ２＋／Ｆｅ≦０．０５であることが好ましい。
さらに本発明におい、副成分として、ＴｉをＴｉＯ２換算で０．３５ｗｔ％以下及びＴａをＴａ２Ｏ５換算で０．２５ｗｔ％以下の少なくとも一方を含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、１ＭＨｚ以上の高周波域で、かつ１００℃近傍における損失の小さいＭｎ−Ｚｎ系フェライト材料が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は上述したように、組成式（１）で示される陽イオン欠陥量δが、５×１０−３≦δ≦１９×１０−３の条件を満たす。１ＭＨｚ以上の高周波域においては、陽イオン欠陥量δが、５×１０−３未満になると、損失が多くなり実用に耐えない。これは、これまで１００ｋＨｚ程度の周波数域では陽イオン欠陥量δを低く規制することと相違する。また、陽イオン欠陥量δが１９×１０−３を超えても損失が大きくなり、温度変化に対する損失の変動が大きくなる。本発明における好ましい陽イオン欠陥量δは１０×１０−３≦δ≦１７×１０−３、さらに好ましい陽イオン欠陥量δは１１×１０−３≦δ≦１５×１０−３である。
【００１３】
陽イオン欠陥量δが１ＭＨｚ以上の高周波域において低損失を得るための１つの指標であるが、本発明は他の指標として、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト材料中のＦｅの合計量（ｗｔ％）に対するＦｅ２＋（二価鉄）の量（ｗｔ％）の比を提案する。この比はＦｅ２＋／Ｆｅとして定義され、本発明では０．０４≦Ｆｅ２＋／Ｆｅ≦０．０５とすることにより１ＭＨｚ以上の高周波域において低損失を得ることができる。好ましいＦｅ２／＋Ｆｅは０．０４２≦Ｆｅ２＋／Ｆｅ≦０．０４８であり、より好ましいＦｅ２＋／Ｆｅは０．０４３≦Ｆｅ２＋／Ｆｅ≦０．０４７である。
【００１４】
同一組成の場合、陽イオン欠陥量δとＦｅ２＋／Ｆｅとは反比例の関係にあり、陽イオン欠陥量δが多くなるとＦｅ２＋／Ｆｅは小さくなり、Ｆｅ２＋／Ｆｅが小さくなると陽イオン欠陥量δが少なくなる。陽イオン欠陥量δ及びＦｅ２＋／Ｆｅは、焼成時の酸素分圧ＰＯ２によって変動し、酸素分圧ＰＯ２を高くすると陽イオン欠陥量δを多くすることができる。
【００１５】
次に、本発明によるＭｎ−Ｚｎ系フェライト材料の組成限定理由について詳述する。
Ｆｅ２Ｏ３：５３〜５６ｍｏｌ％
Ｆｅ２Ｏ３は本発明のＭｎ−Ｚｎ系フェライト材料の主成分をなす必須の構成であり、その量が少なすぎても、また多すぎても１ＭＨｚ以上における損失が著しく低下する。したがって本発明では、５３〜５６ｍｏｌ％とする。好ましいＦｅ２Ｏ３量は５４〜５５ｍｏｌ％、さらに好ましいＦｅ２Ｏ３量は５４．２〜５４．８ｍｏｌ％である。
【００１６】
ＺｎＯ:７ｍｏｌ％以下（０ｍｏｌ％を含む）
ＺｎＯも本発明のＭｎ−Ｚｎ系フェライト材料の主成分をなすものである。ＺｎＯの量によってＭｎ−Ｚｎ系フェライト材料の周波数特性を制御することができる。即ち、ＺｎＯ量が少ないほど、高周波域での損失が小さくなる。ＺｎＯが７ｍｏｌ％を超えた場合、２ＭＨｚ以上の高周波域における損失が劣化するため、ＺｎＯの上限を７ｍｏｌ％とした。また、ＺｎＯを全く含まない系の場合、理想的な焼成条件からの極めてわずかなずれにより不連続粒成長（結晶粒の粗大化）が発生する。不連続粒成長は１ＭＨｚ以上のような高周波域においては渦電流損失の増大を招き、損失の劣化を引き起こす。よって、好ましいＺｎＯ量は０．１〜５ｍｏｌ％、さらに好ましいＺｎＯ量は０．２〜３ｍｏｌ％である。
【００１７】
本発明によるＭｎ−Ｚｎ系フェライト材料は、Ｆｅ２Ｏ３及びＺｎＯの残部として他にＭｎ酸化物を主成分として含む。Ｍｎ酸化物としては、ＭｎＯ、Ｍｎ３Ｏ４を用いることができる。
【００１８】
本発明のＭｎ−Ｚｎ系フェライト材料は、上記主成分の他に以下の副成分を含む。これら副成分を最適化することにより、高周波域における損失の低減及び損失の温度特性が制御されている。
Ｃｏ：ＣｏＯ換算で０．１５〜０．６５ｗｔ％
Ｃｏ量が少なすぎると、高周波域における損失低減効果が十分に得られないため下限を０．１５ｗｔ％とする。また、Ｃｏ量を増大させると、結晶磁気異方性の増大により低温における損失が大幅に劣化する。よって、ＣｏはＣｏＯ換算で０．６５ｗｔ％以下とする。好ましいＣｏ量はＣｏＯ換算で０．２〜０．５５ｗｔ％、さらに好ましいＣｏ量はＣｏＯ換算で０．２〜０．４ｗｔ％である。
【００１９】
Ｓｉ：ＳｉＯ２換算で０．０１〜０．０４５ｗｔ％
Ｓｉは結晶粒界に偏析して粒界抵抗を増大させ渦電流損失を低減させる効果がある。この効果により高周波域における損失を低減させる効果が得られる。この効果を得るために、ＳｉをＳｉＯ２換算で０．０１ｗｔ％以上添加する。しかしながら、Ｓｉの過剰な添加は異常粒成長を誘発し逆に損失を著しく劣化させ、かつ損失の温度特性も劣化させる。そのため、ＳｉはＳｉＯ２換算で０．０４５ｗｔ％以下とする。好ましいＳｉ量はＳｉＯ２換算で０．０１５〜０．０２８ｗｔ％、さらに好ましいＳｉ量はＳｉＯ２換算で０．０１５〜０．０２５ｗｔ％である。
【００２０】
Ｃａ:ＣａＣＯ３換算で０．０５〜０．４０ｗｔ％
Ｃａは結晶粒界に偏析して粒界抵抗を増大させ渦電流損失を低減させる効果がある。この効果により高周波域における損失を低減させる効果が得られる。この効果を得るために、ＣａをＣａＣＯ３換算で０．０５ｗｔ％以上添加する。しかしながら、Ｃａの過剰な添加は異常粒成長を誘発し逆に損失を著しく劣化させ、かつ損失の温度特性も劣化させる。そのため、ＣａはＣａＣＯ３換算で０．４ｗｔ％以下とする。好ましいＣａ量はＣａＣＯ３換算で０．０５〜０．３０ｗｔ％、さらに好ましいＣａ量はＣａＣＯ３換算で０．１２〜０．２５ｗｔ％である。
【００２１】
Ｔｉ:ＴｉＯ２換算で０．３５ｗｔ％以下（０ｍｏｌ％を含む）
副成分として添加されたＴｉの一部はフェライト粒子内に固溶し粒子内抵抗を増大させる働きがある。また一部は粒界に存在し粒界抵抗を増大させる。これにより渦電流損失が低減され、図１２に示すように、特に１００℃以下の温度域の高周波域におけるコア損失Ｐｃｖ（２ＭＨｚ、５０ｍＴ）が改善される。ただし、Ｔｉの過剰な添加は、１００℃近傍の高周波域における損失を劣化させ、また損失の温度特性も劣化させる。よって、Ｔｉの添加をＴｉＯ２換算で０．３５ｗｔ％以下とする。好ましいＴｉ量はＴｉＯ２換算で０．０５〜０．３ｗｔ％、さらに好ましいＴｉ量はＴｉＯ２換算で０．０８〜０．２５ｗｔ％である。なお、Ｔｉは本発明における必須の元素ではない。
【００２２】
Ｔａ:Ｔａ２Ｏ５換算で０．２５ｗｔ％以下（０ｍｏｌ％を含む）
ＴａはＳｉと同様に結晶粒界に偏析し、粒成長を抑制し粒界抵抗を増大させる作用をもつ。この作用による高周波域における損失低減効果を得るために、必要に応じて添加する。ただし、過剰な添加は逆に抵抗を減少させ、高周波域における損失を劣化させる。そこで、ＴａはＴａ２Ｏ５換算で０．２５ｗｔ％以下とする。好ましいＴａ量はＴａ２Ｏ５換算で０．０１〜０．２ｗｔ％、さらに好ましいＴａ量はＴａ２Ｏ５換算で０．０２〜０．１５ｗｔ％である。なお、Ｔａも本発明における必須の元素ではない。
【００２３】
以下、本発明のＭｎ−Ｚｎ系フェライト材料の製造に好適な方法について説明する。
主成分の原料としては、酸化物又は加熱により酸化物となる化合物の粉末を用いる。具体的には、Ｆｅ２Ｏ３粉末、Ｍｎ３Ｏ４粉末及びＺｎＯ粉末等を用いることができる。用意する各原料粉末の平均粒径は０．１〜３μｍの範囲で適宜選択すればよい。
【００２４】
主成分の原料粉末を湿式混合した後、仮焼きを行う。仮焼きの温度は８００〜１０００℃とし、また雰囲気はＮ２〜大気の間で行えばよい。仮焼きの安定時間は０．５〜５時間の範囲で適宜選択すればよい。仮焼き後、仮焼き体を例えば、平均粒径０．５〜２μｍ程度まで粉砕する。なお、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、塩化マンガンを含有する水溶液を酸化培焼することによりＦｅ、Ｍｎ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、仮焼きは不要である。
【００２５】
本発明のＭｎ−Ｚｎ系フェライト材料には、主成分の他に上述した副成分を添加する。これら副成分の原料粉末は、仮焼き後に粉砕された主成分の粉末と混合される。ただし、主成分の原料粉末と混合した後に、主成分とともに仮焼きすることもできる。
【００２６】
主成分及び副成分からなる混合粉末は、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できる。造粒は例えばスプレードライヤを用いて行うことができる。混合粉末に適当なバインダ、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。得られる顆粒の粒径は８０〜２００μｍ程度とすることが望ましい。
【００２７】
得られた顆粒は、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１０５０〜１３５０℃の温度範囲で２〜１０時間程度保持する。この焼成雰囲気、特に安定温度における酸素分圧ＰＯ２を調整することにより陽イオン欠陥量δ又はＦｅ２＋／Ｆｅを変動させることができる。主成分の組成、焼成温度によっても変わるが、陽イオン欠陥量δを１０×１０−３≦δ≦１９×１０−３とするには、安定温度における酸素分圧ＰＯ２を０．８〜３％程度とすればよい。
【実施例１】
【００２８】
主成分の原料としてＦｅ２Ｏ３粉末、ＺｎＯ粉末及びＭｎ３Ｏ４粉末を、また副成分の原料としてＣｏＯ粉末、ＳｉＯ２粉末、ＣａＣＯ３粉末、ＴｉＯ２粉末及びＴａ２Ｏ５粉末を用意し、表１に示す組成となるように秤量した。以後は下記の製造条件及び表１に示す焼成条件（保持時間６時間）によりトロイダル形状のＭｎ−Ｚｎ系フェライト焼結体（磁心）を作製した。
【００２９】
配合及び粉砕用ポット：ステンレスボールミルポット使用
配合及び粉砕用メディア：スチールボール使用
配合時間：１６時間
仮焼き温度及び時間：８５０℃、３時間
粉砕時間：１６時間
成形：成形体密度３ｇ／ｃｍ３
試料寸法：Ｔ１０形状（外形２０ｍｍ、内径１０ｍｍ、高さ５ｍｍのトロイダル形状）
【００３０】
［陽イオン欠陥量δ］
以上で得られた焼結体について陽イオン欠陥量δを以下の方法により上記組成式（１）に基づいて求めた。
すなわち、δ値の算出は、組成分析と、Ｆｅ２＋とＭｎ３＋の定量によって行う。組成分析については、上記焼結体を粉砕し、粉末状にした後、蛍光Ｘ線分析装置（リガク（株）製、サイマルティック３５３０）を用いガラスビード法によって測定した。Ｆｅ２＋とＭｎ３＋の定量は、上記焼結体を粉砕、粉末状にし、酸に溶解後、Ｋ２Ｃｒ２Ｏ７溶液により、電位差滴定を行ない定量した。その他、Ｚｎ２＋、Ｔｉ４+、Ｃｏ２+、３＋については、組成分析より得られたＺｎが全て２価のイオン、Ｔｉが全て４価のイオン、Ｃｏが２価と３価が１対２の比率で存在するものと仮定している。また、Ｆｅ３＋、Ｍｎ２＋量は、組成分析により得られたＦｅ、Ｍｎ量により、上記電位差滴定によって求められたＦｅ２＋、Ｍｎ３＋量をそれぞれ差し引いた値とした。
【００３１】
［Ｆｅ２＋／Ｆｅ］
陽イオン欠陥量δ測定の過程で求められたＦｅの組成分析とＦｅ２＋の定量に基づいてＦｅ２＋／Ｆｅを求めた。
【００３２】
［コア損失（Ｐｃｖ）］
以上で得られたトロイダル形状の焼結体に銅線ワイヤーを一次側及び二次側共に３ターン巻き付け、Ｂ−Ｈアナライザ(岩崎通信機器（株）製  ＳＹ−８２１７)を用いてコア損失（Ｐｃｖ）を測定した。なお、励磁磁束密度（Ｂｍ）を５０ｍＴ、測定周波数（ｆ）を１００ｋＨｚ〜２ＭＨｚとした。また測定は、恒温槽を用いて２５〜１４０℃の温度範囲で行った。
【００３３】
表１に陽イオン欠陥量δ、Ｆｅ２＋／Ｆｅの結果を、また、図１に焼成雰囲気の酸素分圧ＰＯ２と陽イオン欠陥量δ、Ｆｅ２＋／Ｆｅの関係を示す。表１及び図１より、酸素分圧ＰＯ２が高くなると陽イオン欠陥量δは高くなり、逆にＦｅ２＋／Ｆｅは低くなることが確認された。
【００３４】
【表１】
2007238339.tif 000003
【００３５】
次に、表２に測定周波数２ＭＨｚのコア損失Ｐｃｖを陽イオン欠陥量δ、Ｆｅ２＋／Ｆｅと対応して示す。図２には、陽イオン欠陥量δ毎の、コア損失の測定温度とコア損失Ｐｃｖとの関係を示している。コア損失Ｐｃｖ及び温度変化に対するコア損失Ｐｃｖの変動が、陽イオン欠陥量δによって相違する。この図２より、本発明の陽イオン欠陥量δとすることにより、低コア損失で、かつ温度変化に対するコア損失Ｐｃｖの変化を小さくすることができる。
また、図３に陽イオン欠陥量δとコア損失Ｐｃｖとの関係を、図４にＦｅ２＋／Ｆｅとコア損失Ｐｃｖとの関係を示す。これらの結果より、コア損失Ｐｃｖを低くするためには、陽イオン欠陥量δは５×１０−３≦δ≦１９×１０−３の条件を備えるべきである。また、これらの結果より、好ましい陽イオン欠陥量δは１０×１０−３≦δ≦１７×１０−３、さらに好ましい陽イオン欠陥量δは１１×１０−３≦δ≦１５×１０−３である。一方、Ｆｅ２＋／Ｆｅとコア損失Ｐｃｖとの間にも関連があり、コア損失Ｐｃｖを低くするためには、０．０４≦Ｆｅ２＋／Ｆｅ≦０．０５の条件を備えるべきである。これらの結果より、好ましいＦｅ２＋／Ｆｅは０．０４２≦Ｆｅ２＋／Ｆｅ≦０．０４８であり、より好ましいＦｅ２＋／Ｆｅは０．０４３≦Ｆｅ２＋／Ｆｅ≦０．０４７である。
【００３６】
【表２】
2007238339.tif 000004
【実施例２】
【００３７】
主成分、副成分の組成、焼成条件を表３に示すものとした以外は、実施例１と同様にして焼結体を作製した。この焼結体について実施例１と同様の測定を行った。その結果を表３に示す。また、図５にＦｅ２Ｏ３量とコア損失Ｐｃｖとの関係を示す。表３及び図５より、Ｆｅ２Ｏ３量が５３ｍｏｌ％未満又は５６ｍｏｌ％を超えると、コア損失Ｐｃｖ（１２５℃、２ＭＨｚ、５０ｍＴ）が２０００ｋＷ／ｍ３を超えてしまう。好ましいＦｅ２Ｏ３量は５４〜５５ｍｏｌ％、さらに好ましいＦｅ２Ｏ３量は５４．２〜５４．８ｍｏｌ％であり、１２５℃、２ＭＨｚ、５０ｍＴの条件でコア損失Ｐｃｖを概ね７００ｋＷ／ｍ３以下にすることができる。
【００３８】
【表３】
2007238339.tif 000005
【実施例３】
【００３９】
主成分、副成分の組成、焼成条件を表４に示すものとした以外は、実施例１と同様にして焼結体を作製した。この焼結体について実施例１と同様の測定を行った。その結果を表４に示す。また、図６にＺｎＯ量とコア損失Ｐｃｖとの関係を示す。表４及び図６より、ＺｎＯ量が多くなるとコア損失Ｐｃｖが大きくなることがわかる。コア損失Ｐｃｖ（１２５℃、２ＭＨｚ、５０ｍＴ）を２０００ｋＷ／ｍ３以下にするには、ＺｎＯを７ｍｏｌ％以下とすることが必要である。さらにコア損失Ｐｃｖを低減するには、ＺｎＯは５ｍｏｌ％以下とすることが好ましく、３ｍｏｌ％以下とすることがさらに好ましい。
ここで、ＺｎＯ＝０ｍｏｌ％の場合、理想的な製造条件で作製すると微細組織をとる。この場合には磁気特性および磁気特性の温度依存性は良好な値をとる。しかしながら理想的な製造条件からのわずかな変動、例えば焼成時雰囲気や焼成温度等のわずかな変動により不連続粒成長が発生する。つまり、ＺｎＯが少ないと焼結性が不安定となる。そこで、ＺｎＯは０．１ｍｏｌ％以上とすることが好ましく、０．２ｍｏｌ％以上とすることがより好ましい。
【００４０】
【表４】
2007238339.tif 000006
【実施例４】
【００４１】
主成分、副成分の組成、焼成条件を表５に示すものとした以外は、実施例１と同様にして焼結体を作製した。この焼結体について実施例１と同様の測定を行った。その結果を表５に示す。また、図７にＣｏＯ量とコア損失Ｐｃｖとの関係を示す。表５及び図７が示す結果より、ＣｏＯを添加することにより、コア損失Ｐｃｖを低くすることができる。ＣｏＯ量は０．１０ｗｔ％以上とすれば１２５℃、２ＭＨｚにおけるコア損失Ｐｃｖを概ね１０００ｋＷ／ｍ３以下とすることができる。ただし、ＣｏＯ量が多くなると結晶磁気異方性が大きくなり１００℃以下の低温側でコア損失Ｐｃｖが増大する。
【００４２】
【表５】
2007238339.tif 000007
【実施例５】
【００４３】
主成分、副成分の組成、焼成条件を表６に示すものとした以外は、実施例１と同様にして焼結体を作製した。この焼結体について実施例１と同様の測定を行った。その結果を表６に示す。また、図８にＳｉＯ２量とコア損失Ｐｃｖとの関係を示す。表６及び図８が示す結果より、ＳｉＯ２を添加することにより、コア損失Ｐｃｖを低くすることができる。ＳｉＯ２量は０．０１０〜０．０４５ｗｔ％とすることにより、１２５℃、２ＭＨｚにおけるコア損失Ｐｃｖを２０００ｋＷ／ｍ３以下とすることができる。
【００４４】
【表６】
2007238339.tif 000008
【実施例６】
【００４５】
主成分、副成分の組成、焼成条件を表７に示すものとした以外は、実施例１と同様にして焼結体を作製した。この焼結体について実施例１と同様の測定を行った。その結果を表７に示す。また、図９にＣａＣＯ３量とコア損失Ｐｃｖとの関係を示す。表７及び図９が示す結果より、ＣａＣＯ３量を添加することにより、コア損失Ｐｃｖを低くすることができる。ＣａＣＯ３量は０．０５〜０．４ｗｔ％とすることにより、１２５℃、２ＭＨｚにおけるコア損失Ｐｃｖを２０００ｋＷ／ｍ３以下とすることができる。
【００４６】
【表７】
2007238339.tif 000009
【実施例７】
【００４７】
主成分、副成分の組成、焼成条件を表８に示すものとした以外は、実施例１と同様にして焼結体を作製した。この焼結体について実施例１と同様の測定を行った。その結果を表８に示す。また、図１０にＴｉＯ２量とコア損失Ｐｃｖとの関係を示す。表８及び図１０が示す結果より、本発明の範囲でＴｉＯ２を含めば、１２５℃、２ＭＨｚにおけるコア損失Ｐｃｖを１０００ｋＷ／ｍ３以下とすることができる。
【００４８】
【表８】
2007238339.tif 000010
【実施例８】
【００４９】
主成分、副成分の組成、焼成条件を表９に示すものとした以外は、実施例１と同様にして焼結体を作製した。この焼結体について実施例１と同様の測定を行った。その結果を表９に示す。また、図１１にＴａ２Ｏ５量とコア損失Ｐｃｖとの関係を示す。表９及び図１１が示す結果より、Ｔａ２Ｏ５を添加することにより、コア損失Ｐｃｖを低くすることができる。ただし、その量が０．２５ｗｔ％を超えると、コア損失Ｐｃｖが劣化する。
【００５０】
【表９】
2007238339.tif 000011
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】焼成雰囲気の酸素分圧ＰＯ２と陽イオン欠陥量δ、Ｆｅ２＋／Ｆｅの関係を示すグラフである。
【図２】陽イオン欠陥量δ毎の、コア損失の測定温度とコア損失Ｐｃｖとの関係を示すグラフである。
【図３】陽イオン欠陥量δとコア損失Ｐｃｖとの関係を示すグラフである。
【図４】Ｆｅ２＋／Ｆｅとコア損失Ｐｃｖとの関係を示すグラフである。
【図５】Ｆｅ２Ｏ３量とコア損失Ｐｃｖとの関係を示すグラフである。
【図６】ＺｎＯ量とコア損失Ｐｃｖとの関係を示すグラフである。
【図７】ＣｏＯ量とコア損失Ｐｃｖとの関係を示すグラフである。
【図８】ＳｉＯ２量とコア損失Ｐｃｖとの関係を示すグラフである。
【図９】ＣａＣＯ３量とコア損失Ｐｃｖとの関係を示すグラフである。
【図１０】ＴｉＯ２量とコア損失Ｐｃｖとの関係を示すグラフである。
【図１１】Ｔａ２Ｏ５量とコア損失Ｐｃｖとの関係を示すグラフである。
【図１２】ＴｉＯ２含有有無についての温度とコア損失Ｐｃｖとの関係を示すグラフである。
【図１】
2007238339.tif 000012
【図２】
2007238339.tif 000013
【図３】
2007238339.tif 000014
【図４】
2007238339.tif 000015
【図５】
2007238339.tif 000016
【図６】
2007238339.tif 000017
【図７】
2007238339.tif 000018
【図８】
2007238339.tif 000019
【図９】
2007238339.tif 000020
【図１０】
2007238339.tif 000021
【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年1月30日(2007.1.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
同一組成の場合、陽イオン欠陥量δとＦｅ２＋／Ｆｅとは反比例の関係にあり、陽イオン欠陥量δが多くなるとＦｅ２＋／Ｆｅは小さくなり、Ｆｅ２＋／Ｆｅが大きくなると陽イオン欠陥量δが少なくなる。陽イオン欠陥量δ及びＦｅ２＋／Ｆｅは、焼成時の酸素分圧ＰＯ２によって変動し、酸素分圧ＰＯ２を高くすると陽イオン欠陥量δを多くすることができる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
次に、本発明によるＭｎ−Ｚｎ系フェライト材料の組成限定理由について詳述する。
Ｆｅ２Ｏ３：５３〜５６ｍｏｌ％
Ｆｅ２Ｏ３は本発明のＭｎ−Ｚｎ系フェライト材料の主成分をなす必須の構成であり、その量が少なすぎても、また多すぎても１ＭＨｚ以上における損失が著しく大きくなる。したがって本発明では、５３〜５６ｍｏｌ％とする。好ましいＦｅ２Ｏ３量は５４〜５５ｍｏｌ％、さらに好ましいＦｅ２Ｏ３量は５４．２〜５４．８ｍｏｌ％である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
Ｔｉ:ＴｉＯ２換算で０．３５ｗｔ％以下（０ｗｔ％を含む）
副成分として添加されたＴｉの一部はフェライト粒子内に固溶し粒子内抵抗を増大させる働きがある。また一部は粒界に存在し粒界抵抗を増大させる。これにより渦電流損失が低減され、図１２に示すように、特に１００℃以下の温度域の高周波域におけるコア損失Ｐｃｖ（２ＭＨｚ、５０ｍＴ）が改善される。ただし、Ｔｉの過剰な添加は、１００℃近傍の高周波域における損失を劣化させ、また損失の温度特性も劣化させる。よって、Ｔｉの添加をＴｉＯ２換算で０．３５ｗｔ％以下とする。好ましいＴｉ量はＴｉＯ２換算で０．０５〜０．３ｗｔ％、さらに好ましいＴｉ量はＴｉＯ２換算で０．０８〜０．２５ｗｔ％である。なお、Ｔｉは本発明における必須の元素ではない。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
Ｔａ:Ｔａ２Ｏ５換算で０．２５ｗｔ％以下（０ｗｔ％を含む）
ＴａはＳｉと同様に結晶粒界に偏析し、粒成長を抑制し粒界抵抗を増大させる作用をもつ。この作用による高周波域における損失低減効果を得るために、必要に応じて添加する。ただし、過剰な添加は逆に抵抗を減少させ、高周波域における損失を劣化させる。そこで、ＴａはＴａ２Ｏ５換算で０．２５ｗｔ％以下とする。好ましいＴａ量はＴａ２Ｏ５換算で０．０１〜０．２ｗｔ％、さらに好ましいＴａ量はＴａ２Ｏ５換算で０．０２〜０．１５ｗｔ％である。なお、Ｔａも本発明における必須の元素ではない。
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2007238339.tif 000024
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2007238339.tif 000025
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2007238339.tif 000026
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
2007238339.tif 000027
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１１】
2007238339.tif 000028