(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化鉄、酸化亜鉛、酸化ニッケルおよび酸化銅を主成分とする磁性フェライト材料であって、酸化鉄の含有量がＦｅ2Ｏ3換算で４０〜４６モル％の範囲、酸化亜鉛の含有量がＺｎＯ換算で２５．１〜３０モル％の範囲、酸化ニッケルの含有量がＮｉＯ換算で１０〜２５モル％の範囲、および、残部酸化銅を含有し、主成分に対して副成分として酸化ビスマスをＢｉ2Ｏ3換算で０．０５重量％以上２重量％未満の範囲、酸化コバルトをＣｏ3Ｏ4換算で０．０１〜０．１重量％の範囲で含有し、酸化ケイ素と酸化マグネシウムをタルク換算で１〜２重量％の範囲で含有し、２０〜６０℃における初透磁率の相対温度係数の絶対値が５（ｐｐｍ／℃）以下であることを特徴とする磁性フェライト材料。
【請求項２】
周波数１ＭＨｚにおけるＱ値が１００以上であることを特徴とする請求項１に記載の磁性フェライト材料。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は磁性フェライト材料に係り、特にインダクタ素子として用いられる磁性フェライト材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ニッケル系の磁性フェライト材料（例えば、ＮｉＣｕＺｎ系フェライト、ＮｉＣｕ系フェライト、Ｎｉ系フェライト）は、インダクタ素子として広く用いられている。一方、近年の情報通信分野や高周波分野の急速な展開の中で、インダクタ素子に対する性能向上の要請が高まっている。
【０００３】
インダクタ素子の性能向上においては、透磁率の温度変化が緩やかなこと、品質係数であるＱ値が使用周波数帯域で大きいことが望まれる。さらに、品質補償上の問題から、機械的強度（例えば、曲げ強度等）も十分であることが望まれる。
【０００４】
また、樹脂モールドタイプのインダクタ素子では、磁性フェライト材料を樹脂にモールドするが、樹脂硬化時に磁性フェライト材料に圧縮応力が生じる。磁性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値が変化するため、樹脂モールドタイプのインダクタ素子では、圧縮応力に対してインダクタンス変化の少ない磁性フェライト材料が望まれている。
【０００５】
このような要求に応じるために、特開平８−３２５０５６号、特開平９−２９５８６２号、特開平５−３２６２４３号等には、酸化コバルトを添加することにより、透磁率の温度変化が緩やかになること、Ｑ値が向上すること等が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の磁性フェライト材料における酸化コバルトの添加量は、主成分の１重量％以上と比較的多いものである。しかし、酸化コバルトは非常に高価な材料であり、インダクタ素子の製造コスト低減に支障を来たしていた。このため、酸化コバルトを含有しない、もしくは、酸化コバルト含有が少なくても、透磁率の温度変化が緩やかで、Ｑ値が大きく、機械的強度が高く、インダクタンス変化の少ない磁性フェライト材料が望まれている。
【０００７】
また、透磁率の温度変化を緩やかにすること、機械的強度を高くすることを目的として、酸化ビスマスを添加する場合もあるが、酸化ビスマス添加により粒成長が進むことにより、品質係数であるＱ値が減少するという問題があった。この問題を解消するために、高融点の副成分を含有させることにより粒成長を抑制することが行なわれたが、この副成分の添加によりＱ値が減少するという問題が生じた。
【０００８】
本発明は、上記のような実情に鑑みてなされたものであり、透磁率の温度変化が緩やかなものであり、Ｑ値が大きく、機械的強度が高く、圧縮応力に対してインダクタンス変化が少なく、かつ、安価な磁性フェライト材料を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このような目的を解決するために、本発明の磁性フェライト材料は、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化ニッケルおよび酸化銅を主成分とする磁性フェライト材料であって、酸化鉄の含有量がＦｅ2Ｏ3換算で４０〜４６モル％の範囲、酸化亜鉛の含有量がＺｎＯ換算で２５．１〜３０モル％の範囲、酸化ニッケルの含有量がＮｉＯ換算で１０〜２５モル％の範囲、および、残部酸化銅を含有し、主成分に対して副成分として酸化ビスマスをＢｉ2Ｏ3換算で０．０５重量％以上２重量％未満の範囲、酸化コバルトをＣｏ3Ｏ4換算で０．０１〜０．１重量％の範囲で含有し、酸化ケイ素と酸化マグネシウムをタルク換算で１〜２重量％の範囲で含有し、２０〜６０℃における初透磁率の相対温度係数の絶対値が５（ｐｐｍ／℃）以下であるような構成とした。
【００１０】
また、本発明の磁性フェライト材料は、周波数１ＭＨｚにおけるＱ値が１００以上であるような構成とした。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について説明する。
本発明は、ＮｉＣｕＺｎ系の磁性フェライト材料の主成分である酸化鉄、酸化亜鉛、酸化ニッケル、酸化銅の含有量、および、副成分として添加する酸化ビスマスと酸化コバルトの含有量を検討した結果、含有量の所定の範囲において透磁率の温度変化が緩やかで、品質係数であるＱ値が大きく、機械的強度が高く、応力に対するインダクタンス変化の少ない磁性フェライト材料を得ることができた。
【００１３】
すなわち、本発明の磁性フェライト材料は、酸化鉄の含有量がＦｅ2Ｏ3換算で４０〜４６モル％の範囲、酸化亜鉛の含有量がＺｎＯ換算で２５．１〜３０モル％の範囲、酸化ニッケルの含有量がＮｉＯ換算で１０〜２５モル％の範囲であり、残部は酸化銅を含有（好ましくはＣｕＯ 換算で０．５〜１５モル％の範囲）し、この主成分に対して副成分として酸化ビスマスをＢｉ2Ｏ3換算で２重量％未満（好ましくは０．０５重量％以上２重量％未満）の範囲、酸化コバルトをＣｏ3Ｏ4換算で０．１重量％以下（好ましくは０．０１〜０．１重量％）の範囲で含有するものである。
【００１４】
このような本発明の磁性フェライト材料は、初透磁率μiの相対温度係数αμirの絶対値が小さいものであり、また、周波数１ＭＨｚにおけるＱ値が１００以上である。
【００１５】
上記の相対温度係数αμirは、２点の温度間での初透磁率の変化率を表す値であり、例えば、温度Ｔ1のときの初透磁率μi1とし、温度Ｔ2のときの初透磁率μi2としたとき、温度範囲Ｔ1〜Ｔ2における相対温度係数αμirは、下記式で表される。
αμir＝［（μi2−μi1）／μi12］×［１／（Ｔ2−Ｔ1）］
【００１６】
本発明の磁性フェライト材料は、２０〜６０℃における初透磁率μiの相対温度係数αμirの絶対値を５（ｐｐｍ／℃）以下することができる。このように相対温度係数αμirが小さいと、初透磁率が温度による影響を受けにくくなり、インダクタ素子に使用した場合、信頼性が向上する。
【００１７】
本発明の磁性フェライト材料の主成分である酸化鉄の含有量が上記の範囲（４０〜４６モル％）から外れると、品質係数であるＱ値の最大値が１ＭＨｚ付近に存在しないこととなり、１ＭＨｚ付近におけるＱ値が低下することになり好ましくない。そして、このＱ値を改善するために、酸化コバルトの必要含有量が増大することになり、製造コストの面からも好ましくない。
【００１８】
また、主成分である酸化亜鉛の含有量が上記の範囲（２５．１〜３０モル％）から外れると、品質係数であるＱ値の最大値が１ＭＨｚ付近に存在しないこととなり、１ＭＨｚ付近におけるＱ値が低下することになり好ましくない。そして、このＱ値を改善するために酸化コバルトの必要含有量が増大することになり、製造コストの面からも好ましくない。さらに、透磁率の温度変化が激しくなり、これを抑制するために酸化コバルトの必要含有量が増大し好ましくない。
【００１９】
さらに、主成分である酸化ニッケルの含有量が上記の範囲（１０〜２５モル％）から外れると、キュリー温度の低下、もしくは、透磁率の温度変化が激しくなり好ましくない。また、品質係数であるＱ値の最大値が１ＭＨｚ付近に存在しないこととなり、１ＭＨｚ付近におけるＱ値が低下することになり好ましくない。
【００２０】
また、副成分である酸化ビスマスの主成分に対する含有量が２重量％以上であると、１ＭＨｚ付近におけるＱ値が低下するとともに、透磁率の温度変化が激しくなり好ましくない。一方、酸化ビスマスが含有されない場合、機械的強度が著しく低下することになり好ましくない。
【００２１】
さらに、副成分である酸化コバルトの主成分に対する含有量が０．１重量％を超える場合、１ＭＨｚ付近におけるＱ値は大きいものとなるが、透磁率の温度係数が増大してしまい好ましくない。一方、酸化コバルトが含有されない場合、１ＭＨｚ付近におけるＱ値が低下するとともに、透磁率の温度係数低下への顕著な効果が得られない。
【００２２】
尚、本発明の磁性フェライト材料は、酸化ビスマスおよび酸化コバルトの他に、機械的強度を向上させ、外部応力に対する透磁率の変化を緩和することを目的として、酸化ケイ素、酸化マグネシウムを添加してもよい。また、酸化ケイ素と酸化マグネシウムの添加形態として、タルクの形態で添加してもよい。この場合、タルクの添加量は主成分に対して２重量％以下であり、２重量％を超えると、１ＭＨｚ付近におけるＱ値が低下してしまい、このＱ値を改善するために酸化コバルトの必要含有量が増大することになり好ましくない。
【００２３】
上述のような本発明の磁性フェライト材料は、焼成後の組成が上記の範囲となるように酸化鉄、酸化亜鉛、酸化ニッケル、酸化銅、酸化ビスマス、酸化コバルト、必要に応じてタルク、を含有した原材料を仮焼成し、この仮焼成粉を所望の形状に形成して焼成（９００〜１１００℃）することにより製造することができる。
【００２４】
【実施例】
次に、具体的な実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
磁性フェライト材料の作製
まず、主成分としてＦｅ2 Ｏ3 、ＺｎＯ、ＮｉＯおよびＣｕＯを下記の表１および表２に示される量比（モル％）となるように秤量し、この主成分組成に対して、Ｂｉ2Ｏ3、Ｃｏ3Ｏ4、タルクを表１および表２に示す量比（重量％）となるように秤量した。次に、これらの原料を鋼鉄製のボールミルで１６時間湿式混合した。その後、得られた混合粉を９００℃で２時間仮焼し、この仮焼成粉を鋼鉄製のボールミルにて１６時間混合粉砕した。
【００２５】
次いで、得られた各仮焼成粉に、バインダーとしてポリビニルアルコール８％水溶液を１０重量％添加して造粒した。こうして得られた顆粒から、１ｔｏｎ／ｃｍ2の圧力で、電磁気特性評価用のサンプルであるトロイダル形状（外径２０ｍｍ、内径１０ｍｍ、高さ５ｍｍ）、および、機械的強度評価用のサンプルである角柱（幅５ｍｍ、厚さ４ｍｍ、長さ５０ｍｍ）にプレス成形した。次に、この成形体を空気雰囲気下で９００〜１１００℃で２時間焼成して磁性フェライト材料（試料１〜２２）を得た。尚、最終組成を蛍光Ｘ線分光法により測定したところ、配合組成に対応するものであった。
【００２６】
磁性フェライト材料の評価
（初透磁率の相対温度係数の測定）
得られたトロイダル形状の各磁性フェライト材料にワイヤを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における透磁率を測定し、下記の式にて２０〜６０℃における相対温度係数αμirを算出し、下記の表１および表２に示した。
αμir＝［（μi2−μi1）／μi12］×［１／（Ｔ2−Ｔ1）］
（μi1＝温度Ｔ1のときの初透磁率）
（μi2＝温度Ｔ2のときの初透磁率）
【００２７】
（品質係数であるＱ値の測定）
得られたトロイダル形状の各磁性フェライト材料にワイヤを３回巻線した後、ＬＣＲメータ（ヒューレットパッカード社製ＨＰ４１９４Ａ）にて１ＭＨｚにおけるＱ値を測定し、下記の表１および表２に示した。
【００２８】
【表１】
0003947343.tif 000002
【００２９】
【表２】
0003947343.tif 000003
【００３０】
表１に示されるように、本発明の磁性フェライト材料である試料１〜５、試料７〜１０は、主成分としてＦｅ2Ｏ3を４０〜４６モル％の範囲で含有し、ＺｎＯを２５．１〜３０モル％の範囲で含有し、ＮｉＯを１０〜２５モル％の範囲で含有し、残部としてＣｕＯをそれぞれ含有し、副成分としてＢｉ2Ｏ3を０．０５重量％以上２重量％未満の範囲で含有し、Ｃｏ3Ｏ4を０．０１〜０．１重量％の範囲で含有し、酸化ケイ素と酸化マグネシウムをタルク換算で１〜２重量％の範囲で含有するものであり、初透磁率の相対温度係数αμirの絶対値が５（ｐｐｍ／℃）以下であり、１ＭＨｚにおけるＱ値が１００以上であることが確認された。
【００３１】
一方、表２に示されるように、試料１２〜２０は、初透磁率の相対温度係数αμirの絶対値が５（ｐｐｍ／℃）以下であること、１ＭＨｚにおけるＱ値が１００以上であること、の少なくとも一方が達成されないものであることが確認された。
【００３２】
また、試料２１、２２は、初透磁率の相対温度係数αμirの絶対値が５（ｐｐｍ／℃）以下であり、１ＭＨｚにおけるＱ値が１００以上であるが、下記に示すように、機械的強度が不十分なものであった。
【００３３】
（機械的強度の測定）
試料５、２１、２２について、角柱形状サンプルを用い、アイコーエンジニアリング（株）製ＭＯＤＥＬ−１３１１ＤおよびＭＯＤＥＬ−１００を用いて３点曲げ強度を測定した。製造工程上、および、耐衝撃性の点から強度は１０ｋｇｆ／ｍｍ2（９８Ｎ／ｍｍ2）以上であることが望ましく、測定の結果、本発明の磁性フェライト材料である試料５は、十分な強度［１４ｋｇｆ／ｍｍ2（１３７Ｎ／ｍｍ2）］を有するものであるが、比較例である試料２１の強度は８．９ｋｇｆ／ｍｍ2（８７Ｎ／ｍｍ2）であり、試料２２の強度は９．９ｋｇｆ／ｍｍ2（９７Ｎ／ｍｍ2）であり、共に強度が低いものであった。
【００３４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、主成分である酸化鉄、酸化亜鉛、酸化ニッケルおよび酸化銅の含有量、ならびに、副成分である酸化ビスマスと酸化コバルトの含有量を所定の範囲とすることにより、透磁率の温度変化が緩やかであり、かつ、１ＭＨｚの周波数帯域におけるＱ値が大きく、さらに、機械的強度が高く、応力に対するインダクタンス変化の少ない磁性フェライト材料が得られ、また、透磁率の温度変化を緩やかにし、Ｑ値を向上させる目的で酸化コバルトを含有する従来の磁性フェライト材料に比べて、酸化コバルトの含有量が格段に少ないため、安価な磁性フェライト材料が可能となる。