(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｆｅ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｂｉ、ＺｒおよびＹのそれぞれの酸化物、または、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｂｉ、Ｚｒ、Ｙ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｃａ、ＭｇおよびＭｏのそれぞれの酸化物からなり、ＦｅおよびＭｎをそれぞれＦｅ２Ｏ３換算で４８〜５０モル％およびＭｎＯ換算で０．０１〜１モル％含有し、かつＺｎＯ／ＮｉＯのモル比が０．５〜１．２である主成分に対して、副成分としてＢｉ、ＺｒおよびＹをそれぞれＢｉ２Ｏ３換算で０．０１〜２．０重量部、ＺｒＯ２換算で０．００１〜０．１重量部およびＹ２Ｏ３換算で０．００１〜０．１重量部含有してなるフェライト材料の製造方法であって、
主成分であるＦｅ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＮｉＯ及びＭｎＯの原料粉末を混合粉砕し、
該混合粉末によって得られた粉体を１００℃／時間以下の降温速度で降温させる仮焼成を行い、
該仮焼成で得られた仮焼粉体に、副成分であるＢｉ２Ｏ３、ＺｒＯ２、及びＹ２Ｏ３、または、Ｂｉ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＣｕＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、ＭｇＯ及びＭｏＯ３、を加えて粉砕して造粒し、
得られた造粒体を成形して、仮焼成よりも高い温度で本焼成し、
Ｆｅを主成分とするスピネル構造の酸化物を主体として、ＺｎおよびＮｉの少なくとも１種を主成分とするスピネル構造以外の酸化物の含有量を５．０体積％以下とし、前記ＺｎおよびＮｉの少なくとも1種を主成分とするスピネル構造以外の酸化物の８０体積％以上を結晶粒子とするフェライト材料を得る、フェライト材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フェライト材料に関する。特に、高飽和磁束密度、高透磁率、高抵抗及び圧縮応力に対してインダクタンスの変化の少ないフェライト材料、及びこれを用いたフェライトコアに関する。
【０００２】
【従来の技術】
フェライト材料は、インダクター、変圧器、安定器、電磁石およびノイズ除去等のコアとして広く使用されている。特に、近年、携帯電話やノート型パソコン等、バッテリー駆動の携帯機器の小型・薄型化の進展と共に、これらの携帯機器に求められる電源も小型・薄型化の要求が強くなっている。この小型・薄型化に伴って、上記インダクタ−用のコアも小型化されることから大きな電流を流しにくくなっており、体積が小さくても大きな電流を流すことの出来るフェライト材料が求められ、飽和磁束密度の高いフェライト材料が望まれている。
【０００３】
即ち、フェライト材料をコア形状とし巻き線を施してコイルとした場合に、巻き線に加える電流を大きくするほど生じる磁束密度が大きくなるが、ある一定値で飽和してそれ以上にはならないという特性がある。この時の磁束密度が飽和磁束密度（以下Bs値）であり、このBs値を超える範囲の電流を流すと発熱等の不都合が生じてしまう。従って、Bs値が高いほど大きな電流を流すことが出来るのである。
【０００４】
また、これらの携帯機器に求められる部品の高インダクタンス化の要求も強くなっている。そこで、小型化してもインダクタンスの大きいフェライト材料が求められ、インダクタンスの材料特性である透磁率の高いフェライト材料が望まれている。
【０００５】
また、機械強度の確保、耐湿性の向上、保形性の維持を目的としてドラム型などの磁心に巻線を施した後に樹脂の塗装や成型の外装が行われる。しかし、このように樹脂外装材の施された固定コイルやフィルター等のインダクタデバイスでは、外装材の硬化、収縮に伴う応力変化により、インダクタンスの変動を生じるが、この変動状態は外装樹脂量や硬化温度の製造条件により左右されるのでインダクタンスにばらつきが生じるのを避けられず、そのためにインダクタンス公差の小さい高精度のものが得られないという欠点がある。従って、応力変動に対してインダクタンス変化の小さい（磁歪率の小さい）磁心の開発が望まれている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、一般的に用いられるフェライト材料では、高いBs値、高い透磁率、高い抵抗値及び磁歪率の小さい材料は同時に実現できないとされている。
【０００７】
一方、フェライト材料に各種添加物を加えることによって特性を高めることも提案されており、特開平６−２９５８１１号公報によれば、Ｆｅ２Ｏ３が４８〜５０モル％、ＺｎＯが１５〜２５モル％、ＣｕＯが２．５モル％以下及びＮｉＯが２２〜３７モル％を主成分としたフェライト材料にＭｏＯ３を３０００ｐｐｍ添加することにより透磁率が３９０、Ｂｓ値が４２５ｍＴ（ミリテスラ）と高くすることが示されている。
【０００８】
しかしながらまだ、いずれも上記問題点での高いBs値、高い透磁率、高い抵抗値及び磁歪率の小さい特性を同時に実現するものではなかった。
【０００９】
また、特開2001-44016によれば、Fe2O3が48〜50モル％、CuOが3.0モル％以下及びZnO／NiOのモル比が0.6〜0.8を主成分としたフェライト材料にBi2O3を0.05〜0.2重量部、V2O5を0.05〜0.2重量部添加することにより透磁率が250以上、Bs値が450以上と高くすることが示されている。
【００１０】
しかしながらまだ、いずれも上記問題点での高いBs値、高い透磁率、高い抵抗値及び磁歪率の小さい特性を同時に実現するものではなかった。
【００１１】
そこで、本発明は高いBs値、高い透磁率、高い抵抗値及び磁歪率の小さい特性を同時に実現したフェライト材料を得ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｂｉ、ＺｒおよびＹのそれぞれの酸化物、または、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｂｉ、Ｚｒ、Ｙ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｃａ、ＭｇおよびＭｏのそれぞれの酸化物からなり、ＦｅおよびＭｎをそれぞれＦｅ２Ｏ３換算で４８〜５０モル％およびＭｎＯ換算で０．０１〜１モル％含有し、かつＺｎＯ／ＮｉＯのモル比が０．５〜１．２である主成分に対して、副成分としてＢｉ、ＺｒおよびＹをそれぞれＢｉ２Ｏ３換算で０．０１〜２．０重量部、ＺｒＯ２換算で０．００１〜０．１重量部およびＹ２Ｏ３換算で０．００１〜０．１重量部含有してなるフェライト材料の製造方法であって、主成分であるＦｅ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＮｉＯ及びＭｎＯの原料粉末を混合粉砕し、該混合粉末によって得られた粉体を１００℃／時間以下の降温速度で降温させる仮焼成を行い、該仮焼成で得られた仮焼粉体に、副成分であるＢｉ２Ｏ３、ＺｒＯ２、及びＹ２Ｏ３、または、Ｂｉ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＣｕＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、ＭｇＯ及びＭｏＯ３、を加えて粉砕して造粒し、得られた造粒体を成形して、仮焼成よりも高い温度で本焼成し、Ｆｅを主成分とするスピネル構造の酸化物を主体として、ＺｎおよびＮｉの少なくとも１種を主成分とするスピネル構造以外の酸化物の含有量を５．０体積％以下とし、前記ＺｎおよびＮｉの少なくとも1種を主成分とするスピネル構造以外の酸化物の８０体積％以上を結晶粒子とするフェライト材料を得る、フェライト材料の製造方法を提供する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明のフェライト材料においては、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｂｉ、ＺｒおよびＹの酸化物からなり、ＦｅおよびＭｎをそれぞれＦｅ２Ｏ３換算で４８〜５０モル％およびＭｎＯ換算で０．０１〜１モル％含有し、かつＺｎＯ／ＮｉＯのモル比が０．５〜１．２である主成分に対して、副成分としてＢｉ、ＺｒおよびＹをそれぞれＢｉ２Ｏ３換算で０．０１〜２．０重量部、ＺｒＯ２換算で０．００１〜０．１重量部およびＹ２Ｏ３換算で０．００１〜０．１重量部含有してなり、Ｆｅを主成分とするスピネル構造の酸化物を主体、ＺｎおよびＮｉの少なくとも１種を主成分とするスピネル構造以外の酸化物の含有量を５．０体積％以下とし、仮焼時の降温速度を１００℃／時間以下とすることによって、前記ＺｎおよびＮｉの少なくとも1種を主成分とするスピネル構造以外の酸化物の８０体積％以上を結晶粒子とすることがＢｓ、透磁率および抵抗値を高くするために重要である。
【００１９】
本発明のフェライト材料において、ＦｅをＦｅ２Ｏ３換算で４８〜５０モル％含有させるのは透磁率を低下させずに更にＢｓ値を高くすることができるためであり、48モル％未満であると透磁率とＢｓ値が低下し、５０モル％より多いと抵抗値が低下するという問題が生じる。
また、ＭｎをＭｎＯ換算で０．０１〜１モル％含有するのは、透磁率を低下させずに更にＢｓ値を高くするためであり、０．０１モル％未満であると透磁率とＢｓ値が低下し、1モル％より多くても透磁率とＢｓ値が低下するという問題がある。
また、ＺｎＯ／ＮｉＯのモル比を０．５〜１．２としたのは、透磁率を低下させずにさらにＢｓ値を高くするためであり、前記モル比が０．５未満であると透磁率が低下し、１．２より大きいとＢｓ値が低下するという問題がある。
副成分としてＢｉをＢｉ2Ｏ3換算で０．０1〜２．０重量部含有するのは、透磁率とＢｓ値をともに高くし、焼結性も良くするためであり、０．０１重量部未満であると焼結性が悪化し、２．０重量部より多いと透磁率とＢｓ値が低下するという問題がある。
また、副成分としてＺｒをＺｒＯ2換算で０．００１〜０．１重量部含有するのは、透磁率とＢｓ値をともに高くする為であり、０．００１重量部未満であると透磁率とＢｓ値が低下し、０．１重量部より多いと透磁率、Ｂｓ値と抵抗値が低下するという問題がある。
また、副成分としてＹをＹ２Ｏ３換算で０．００１〜０．１重量部含有するのは、透磁率とＢｓ値を低下させずに抵抗値を高くするためであり、０．００１重量部未満であると抵抗値が低下し、０．１重量部より多いと透磁率とＢｓ値が低下するという問題がある。
また、前記Ｆｅを主成分とするスピネル構造の酸化物を主体とし、Ｚｎ、ＮｉまたはＣｕのうち少なくとも１種を主成分とするスピネル構造以外の酸化物が５体積％以下の範囲で存在していても、その８０体積％以上が結晶粒子であるのは、前記酸化物が結晶化することで、それ自体の磁性が高くなるため、フェライト材料の更にＢｓ値と透磁率を高くすることができるからである。
【００２０】
更に高いBs値と高い透磁率を同時に実現するためには、Fe2O3を48.5〜49.5モル%、MnOを0.1〜0.5モル%、ZnO/NiOのモル比を0.8〜1.1である主成分に、副成分としてBをBi2O3換算で0.1〜1.0重量部、ZrをZrOを換算で0.001〜0.01重量部、YをY2O3換算で0.001〜0.01重量部含有することがより好ましい。
【００２１】
また、本発明のフェライト材料においては、副成分として更に副成分としてSi、Cu、Al、Ca、Mg及びMoの酸化物を、SiO2換算で0.2〜2.0重量部、CuO換算で1〜4重量部、Al2O3換算で0.01〜0.5重量部、CaO換算で0.01〜0.5重量部、MgO換算で0.01〜2.0重量部及びMoO3換算で0.01〜0.5重量部含有することが好ましい。
【００２２】
SiをSiO2換算で0.2〜2.0重量部含有するのは、0.2重量部未満であると磁歪率の絶対値を著しく小さくできず、2.0重量部を越えると透磁率とBs値が著しく向上しないからである。CuをCuO換算で1.0〜4.0重量部以下含有するのは、Bs値を低下させずに更に透磁率を高くすることができるためであり、1.0重量部未満であると焼結性が低下し、4重量部より多いと透磁率とBs値が低下するという問題がある。AlをAl2O3換算で0.01〜0.5重量部含有するのは、0.01重量部未満であると抵抗値が著しく向上せず、0.5重量部を越えると透磁率とBs値が著しく向上しないからである。CaをCaO換算で0.01〜0.5重量部としたのは、0.01重量部未満であると抵抗値が著しく向上せず、0.5重量部を越えると透磁率とBs値が著しく向上しないからである。MgをMgO換算で0.01〜2.0重量部としたのは、0.01重量部未満であると磁歪率の絶対値を著しく小さくできず、2.0重量部を越えると透磁率とBs値が著しく向上しないからである。MoをMoO3換算で0.01〜0.5重量部としたのは、0.01重量部未満であると焼結性が著しく向上せず、0.5重量部を越えると透磁率とBs値が著しく向上しないからである。
【００２３】
本発明のフェライト材料においては、Si、Cu、Al、Ca、MgおよびMoの酸化物を、SiO2換算で0.5〜1.0重量部と、CuO換算で1.5〜3.0重量部、Al2O3換算で0.1〜0.3重量部、CaO換算で0.1〜0.3重量部、MgO換算で0.3〜1.0重量部及びMoO3換算で0.1〜0.3重量部を含有することがより特に好ましい。
【００２４】
なお、本発明のフェライト材料は上記成分以外のものを排除するものではない。たとえば、Ba、Sr、Nb、Ta、K、Cr、P、W、Pb等をいずれも0.05重量部未満の範囲で含んでもよい。
【００２５】
また、本発明のフェライト材料は前記フェライト材料においてFeを主成分とするスピネル構造の酸化物を主体とし、Zn、NiまたはCuのうち少なくとも１種を主成分とするスピネル構造以外の酸化物の含有量を5.0体積%以下とすることが好ましく、これによって高いBs値且つ高い透磁率を同時に実現でき、その理由は以下の様に考えられる。
【００２６】
一般に、Feを主成分としZn、Ni又はCuなどを含有するフェライト材料はFeを主成分とするスピネル構造の酸化物が主体となるが、一部Zn、Ni、Cuを主成分とした酸化物が存在する。そして、Zn、NiあるいはCuの少なくとも１種を主成分とした前記酸化物が弱い磁性若しくは、非磁性を示し、全体的な磁気特性を低下させ、透磁率とBs値とを低下させるため、本発明のフェライト材料においてはその含有量を少なくすることが好ましいことを見出したのである。前記のFeを主成分とせず、Zn、NiあるいはCuのうち少なくとも1種を主成分とする酸化物の含有量については、本発明ではフェライト材料の微小領域を分析することによって5体積%以下とすればよいことを見出した。
【００２７】
ここで、Zn、NiあるいはCuのうち少なくとも１種を主成分とし、スピネル構造以外からなる酸化物とは、例えば、NiO、ZnO、CuO等の単一酸化物か、NiO-ZnO、NiO-CuO、ZnO-CuO、NiO-ZnO-CuO等の複合酸化物のことである。
【００２９】
なお、本発明のフェライト材料に含まれるZn、NiあるいはCuの少なくとも１種を主成分としたスピネル構造の酸化物の含有量は例えば以下の通り測定する。焼結したフェライト材料を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察しながら、波長分散型X線マイクロアナライザー(WDS)によりFe、Zn、Ni及びCuの各元素分布を測定する。この時の測定条件は、加速電圧15kV程度、プローブ電流2×10-7A程度、分析エリア103μm2〜108μm2程度とする。測定結果を画像処理し、Feの存在が少ない領域でNi、ZnもしくはCuの少なくとも１種が存在する領域をNi、ZnもしくはCuの少なくとも1種が主成分でスピネル構造以外からなる酸化物であるとし、その面積%を酸化物の体積%とする。スピネル構造であるか否かの判断は、透過型電子顕微鏡(TEM)にて上記画像処理により確認された部位を分析する事で判断する。
【００３０】
さらに、本発明のフェライト材料に含まれるZn、NiあるいはCuの少なくとも１種を主成分とし、スピネル構造以外からなる酸化物の含有量を算出するためには、透過型電子顕微鏡(TEM)で観察しながら、エネルギー分散型X線マイクロアナライザー(EDS)を用いてもよい。
【００３１】
また、前記酸化物の結晶、非結晶の判定、定量については、X線回折又は、透過型電子顕微鏡(TEM)によって行う。例えば、試料中の各結晶を透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて結晶構造を同定できる。また、前記結晶構造の同定結果と試料のＸ線回折結果とを用いてリートベルト法によりシミュレーションし、結晶と非結晶の割合を測定することもできる。さらには前記酸化物の含有量の異なる分析用試料を用いて作製した検量線により結晶、非結晶の判定を行う、いわゆる検量線法を用いることもできる。
【００３２】
また、本発明のフェライト材料は、透磁率とBs値を更に高くする為に、前記主成分と前記副成分の合計含有量が99〜99.99重量％であることが好ましい。本発明において前記主成分と前記副成分の合計含有量を前記範囲とした理由は、99重量％未満であると、不純物が磁性を低下させる為、透磁率とBs値を同時に著しく高くすることができない。一方、99.99重量％を越える含有量のものを得るには、原料を高純度に精製するための製造コストが大きくなる場合があるからである。
【００３３】
また、前記主成分と副成分の合計含有量の測定については、蛍光Ｘ線分析、ICP発光分光分析を用いる。通常、蛍光Ｘ線分析により含有している元素の定性を行い、含有元素を調査した上、各成分毎に濃度既知の標準試料を作成、測定し、検量線法によって定量する。
【００３４】
また、本発明のフェライト材料は、透磁率を高くしさらに特にBs値を高くする為に平均結晶粒径が1〜20μmであることが好ましい。本発明において平均結晶粒径を前記範囲とした理由は、1μm未満であると焼結密度が低下して透磁率の向上が著しくないからであり、20μmを超えると透磁率の向上が著しくない事と、粉砕、成形、焼成において高度な技術が必要となり、実用的でないからである。
【００３５】
また、本発明のフェライト材料は、透磁率を高くしさらに特にBs値を高くするためには焼結密度が5.0g/cm3以上であることが好ましい。本発明において焼結密度を前記範囲とした理由は、焼結密度が5.0g/cm3未満の場合、実効的な磁性体占有率が低下するため、透磁率、Bs値の向上が著しくないからである。
【００３６】
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。
【００３７】
主成分であるFe2O3、ZnO、NiO及びMnOの原料粉体を所定量調合し、振動ミル等で混合粉砕を行う。この時、混合粉砕後の粉体の比表面積は1m2/g超える粉体とする。得られた粉体を800〜950℃で1〜2時間で保持、得られた仮焼粉体に副成分であるBi2O3、ZrO2及びY2O3または、Bi2O3、ZrO2、Y2O3、SiO2、CuO、Al2O3、CaO、MgO及びMoO3を加え、ボールミル等で粉砕、造粒する。得られた造粒体を周知の方法で所定形状に成形し、1050〜1350℃で１〜10時間保持して焼成する。
【００３８】
より好ましい本発明のフェライト材料の製造方法は次の通りである。
【００３９】
主成分であるFe2O3、ZnO、NiO及びMnOの粉体の少なくとも1種の比表面積が5m2/gを超える原料粉体を所定量調合し、振動ミル等で混合粉砕を行う。この時、混合粉砕後の粉体の比表面積は5m2/g超える粉体とする。得られた粉体を昇温速度250℃/時間以下で昇温、700〜900℃で4〜10時間で保持、降温速度100℃/時間以下で降温して得られた仮焼粉体に副成分であるBi2O3、ZrO2及びY2O3または、Bi2O3、ZrO2、Y2O3、SiO2、CuO、Al2O3、CaO、MgO及びMoO3を加え、ボールミル等で粉砕、造粒する。得られた造粒体を周知の方法で所定形状に成形し、750〜1050℃を50〜200℃/時間の昇温速度とし、1050〜1300℃で１〜10時間保持して焼成する。
【００４０】
通常、フェライト材料を製造する出発原料粉体の比表面積は、一次原料の比表面積によって決まる。その際の粉体比表面積は従来2〜3m2/gであった。本発明では、Feを主成分としたスピネル構造のフェライト結晶化を促進させる為に比表面積の大きい粉体を用い、更に混合・粉砕を十分行い比表面積を大きくする。つまり、本発明では比表面積の大きい一次原料で且つ、混合・粉砕後の粉体比表面積を5m2/gを超える粉体とする事により局所的な組成の不均一状態を取り除くことができる。その結果、比表面積の大きな粉体を用いて焼結させた焼結体に含まれるFeを主成分とするスピネル構造の酸化物を主体とし、Zn、NiまたはCuのうち少なくとも１種を主成分とするスピネル構造以外の酸化物の含有量を5体積％以下とすることができる。
【００４１】
前記の仮焼条件において昇温速度を250℃/時間以下、800〜900℃で10〜20時間保持する理由は、反応性の高い比表面積の大きな粉末を更にスピネル構造からなるフェライト結晶へ促進させる為である。
【００４２】
つまり、前記酸化物を5体積%以下にするには、Fe2O3、ZnO、NiO及びMnOの原料粉体における比表面積を大きく、混合・粉砕後の比表面積を大きくまたは、仮焼条件において昇温速度を遅くし、仮焼時間を長くするとよい。
【００４３】
前記の仮焼条件において降温速度を100℃/時間以下とする理由は、非結晶粒子は早い降温速度で生じやすいからである。つまり、降温速度を遅くすると前記結晶粒子の体積%を多くすることができる。
【００４４】
前記の主成分を用いる際、Fe2O3、ZnO、NiO及びMnOの原料粉体におけるそれぞれの不純物含有量が少ない原料を用いる。Fe2O3については特にである。また、粉砕、混合工程で用いるボールについては、元々の成分として含まれているFeまたは、粉砕、混合工程で摩耗しにくいZrO2を用いる。そうすることで、主成分と副成分の合計含有量を高くする事ができる。
【００４５】
前記の焼成条件において1050〜1300℃で１〜10時間保持する理由は、1050℃辺りで磁器の収縮挙動が終了し、その後結晶成長が始まるので、結晶成長温度での焼成時間を制御する事で、結晶サイズを制御する事が可能となる。
【００４６】
前記の焼成条件において750〜1050℃を50〜200℃/時間の昇温速度とする理由は、この間に磁器の収縮が生じる為、この間の昇温速度を制御することで、焼結密度を制御する事が可能となる。
【００４７】
また、副成分は仮焼後に加える事を拘束するのではなく、仮焼前に主成分へ加えても特性に何ら影響するものではない。
【００４８】
また、本発明は、上記のフェライト材料を用いてフェライトコアを形成したことを特徴とする。
【００４９】
ここで、フェライトコアとしては、図１(a)に示すようなリング状のトロイダルコア１、あるいは、図１(b)に示すようなボビン状コア２とすれば良く、それぞれ巻き線部1a、2aに巻き線を施す事によってコイルとすることができる。
【００５０】
【実施例】
参考例１
主成分として４９モル％のＦｅ２Ｏ３、０．５モル％のＭｎＯ及びＺｎＯ／ＮｉＯのモル比を１．０に調合し、振動ミルで混合粉砕を行った。
得られた粉体を８００〜９５０℃で仮焼し、得られた仮焼粉体に副成分として表１に示す量のＢｉ２Ｏ３、ＺｒＯ２及びＹ２Ｏ３を添加し、ボールミル等で粉砕、造粒した。
得られた造粒体を圧縮成型して図１に示すトロイダルコア１の形状及び角柱状コアに成形し、この成形体を１０５０℃〜１３００℃で焼成し、これによって試料Ｎｏ．１〜２０を作製した。
なお、角柱状コアは、研削加工を行い３×３×１５ｍｍの寸法とした。
【００５１】
この焼成において、焼結性の良否を○と×で２分した。○は1300℃以下でもって焼結する場合であり、×は1300℃を超える温度にまで高めることで焼結する場合とした。
【００５２】
なお、主成分と副成分の合計含有量は８８重量％で、平均結晶粒径は０．５μm以上で焼結密度は４．５ｇ／ｃｍ３以上である試料も含まれていた。
【００５３】
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ターン巻き付けて100kHzの条件でLCRメータを用い、Q値を測定した。
【００５４】
次に、トロイダルコア1に、図２に示すように線径0.2mmの被膜銅線を用いて一次側巻き線3を100ターン、二次側巻き線4を30ターン巻き付けて、一次側巻き線3に電源5を、二次側巻き線4に磁束計6をそれぞれ接続し、100Hz、100エルステッドの条件でBs値を測定した。
【００５５】
また、抵抗値については、JIS C-2141の規格に添って測定を行った。
【００５６】
結果は、表１に示す通りである。この結果よりBi2O3が0.01重量部未満の試料No.1、2では、焼結性が悪かった。一方、Bi2O3が2.0重量部を越えた試料No.3、8では、透磁率とBs値が低かった。また、ZrO2が0.001重量部未満の試料No.1、4では透磁率とBs値が低かった。一方、0.1重量部を越える試料No.5、8では、透磁率、Bs値と抵抗値が低かった。また、Y2O3が0.001重量部未満の試料No.3、6では抵抗値が低かった。一方、0.1重量部を越えた試料No.7、8では、透磁率とBs値が低かった。
【００５７】
これに対し、Ｂｉ２Ｏ３が０．０１〜２．０重量部、ＺｒＯ2が０．００１〜０．１重量部及びＹ２Ｏ３が０．００１〜０．１重量部とした試料Ｎｏ．９〜２０は、焼結性も良好で、透磁率が４００以上、Ｂｓ値が４１０ｍＴ以上、抵抗値が１０００ＭΩ以上と高い事が分かった。これは、特開平６−２９５８１１号公報の透磁率が３９０、Ｂｓ値が４２５ｍＴよりも高い特性だった。
【００５８】
【表１】
0004303443.tif 000002
【００５９】
参考例２
次に、副成分であるＢｉ２Ｏ３を０．１重量部、ＺｒＯ２を０．０５重量部及びＹ２Ｏ３を０．０５重量部に固定し、他の主成分の組成比を表２に示すように幾通りにも変化させ、その他の条件を上記参考例１と同様にして試料Ｎｏ．２１〜３５を得た。
【００６０】
得られた焼結体に対して、参考例1と同様にして透磁率、Ｂｓ値と抵抗を測定したところ、表２に示すような結果が得られた。
【００６１】
この結果より、Fe2O3の含有量が48モル％未満の試料No.21では、透磁率とBs値が低かった。一方、Fe2O3が50モル％を越えるNo.試料22では抵抗値が低かった。また、MnOが0.01モル％未満の試料No.23では、透磁率とBs値が低かった。一方、MnOが1モル％を超えるNo.24でも、透磁率とBs値が低かった。また、ZnO／NiOが0.5未満の試料No.25では透磁率が低く、1.2を越える試料No.26ではBs値が低かった。
【００６２】
これに対してＦｅ２Ｏ３が４８〜５０モル％、ＭｎＯが０．０１〜１モル％の範囲で含有し、かつＺｎＯ／ＮｉＯのモル比が０．５〜１．２とした試料Ｎｏ２７〜３５は、焼結性が良好で、透磁率が４００以上、Ｂｓ値が４３０ｍＴ以上且つ抵抗値が１０００ＭΩ以上と高いことがわかった。
【００６３】
【表２】
0004303443.tif 000003
【００６４】
参考例３
次に、主成分である４９モル％のＦｅ２Ｏ３、１モル％のＭｎＯ及びＺｎＯ／ＮｉＯのモル比を１．０、副成分であるＢｉ２Ｏ３を１．０重量部、ＺｒＯ2を０．０５重量部及びＹ２Ｏ３が０．０５重量部に固定し、他の副成分の添加量を表３に示すように幾通りにも変化させ、その他の条件を上記参考例１と同様にして試料Ｎｏ．３６〜５７を得た。
【００６５】
得られた焼結体に対して、参考例1と同様にして透磁率、Ｂｓ値、抵抗及び磁歪率を測定したところ、表３に示すような結果が得られた。
【００６６】
また、磁歪率については角柱状コアに５０kgの荷重をかけた時のインダクタンスをＬとし、無荷重時の時のインダクタンスＬ0を測定し、(Ｌ−Ｌ0)／Ｌ0(＝△Ｌ／Ｌ)から計算し、絶対値を磁歪率とした。
【００６７】
この結果よりＳｉＯ２が０．２重量部未満の試料Ｎｏ．３６、３７では、磁歪率がマイナスに大きかった。
一方、ＳｉＯ2が２．００重量部を越えた試料Ｎｏ．３８では、透磁率とＢｓ値が低かった。
また、ＣｕＯが１．０重量部未満の試料Ｎｏ．３９では、焼結性が悪かった。
一方、ＣｕＯが４．０重量部を超えた試料Ｎｏ．４０では、透磁率とＢｓ値が低かった。
また、Ａｌ２Ｏ３が０．０１重量部未満の試料Ｎｏ．３６、４１では抵抗値が低下した。
一方、Ａｌ２Ｏ３が０．５重量部を越えた試料Ｎｏ．４２では透磁率とＢｓ値が低下した。
また、ＣａＯが０．０１重量部未満の試料Ｎｏ．３６、４３では抵抗値が低下した。
一方、０．５重量部を越えた試料Ｎｏ．４４では、透磁率とＢｓ値が低下した。
また、ＭｇＯが０．０１重量部未満の試料Ｎｏ．３６、４５では磁歪率がマイナスに大きかった。
一方、２．０重量部を越えた試料Ｎｏ．４５では、透磁率とＢｓ値が低下した。
また、ＭｏＯ３が０．０１重量部未満の試料47では焼結性が悪くなった。
一方、ＭｏＯ３が０．５重量部を越えた試料No.48では、透磁率とＢｓ値が低下した。
【００６８】
これに対し、ＳｉＯ２が０．２〜２．０重量部、ＣｕＯが１．０〜４．０重量部、Ａｌ２Ｏ３が０．０１〜０．５重量部、ＣａＯが０．０１〜０．５重量部、ＭｇＯが０．０１〜２．０重量部及びＭｏＯ３が０．０１〜０．５重量部とした試料Ｎｏ．４９〜５７では焼結も良好で、透磁率が３００以上、Ｂｓ値が３９０ｍＴ以上、抵抗値が１０００ＭΩ以上と高く、磁歪率が２以下と低い事が分かった。
【００６９】
【表３】
0004303443.tif 000004
【００７０】
参考例4
比表面積が５ｍ２／ｇを超えるＦｅ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＮｉＯ及びＭｎＯの原料粉体を用い、４９モル％のＦｅ２Ｏ３、1モル％のＭｎＯ及びＺｎＯ／ＮｉＯのモル比を1に調合し、振動ミルで混合粉砕を行った。
この時、混合粉砕後の粉体の比表面積は５ｍ２／ｇ以上とした。
得られた粉体を昇温速度２５０℃/時間以下で昇温、８００〜９５０℃で１０〜２０時間保持、降温速度６０℃/時間で降温して得られた仮焼粉体にＢｉ２Ｏ３を１．０重量部、ＺｒＯ2を０．０５重量部及びＹ２Ｏ３が０．０５重量部の副成分を固定し、更に表４のように副成分を添加し、ボールミル等で粉砕、造粒した。
得られた造粒体を圧縮成型し、この成形体を１０５０℃〜１３００℃で焼成して、表４に示したＦｅを主成分とするスピネル構造の酸化物を主体とし、Ｚｎ、ＮｉまたはＣｕのうち少なくとも１種を主成分とするスピネル構造以外の酸化物を含有した試料Ｎｏ．６３〜６６、７２〜７５を作製した。
【００７１】
また、Zn、NiまたはCuのうち少なくとも１種を主成分とするスピネル構造以外の酸化物を含有しない試料No.62、71を作成した。
【００７２】
また、Zn、NiまたはCuのうち少なくとも１種を主成分とするスピネル構造以外の酸化物を含有せず、非磁性酸化物であるTa2O5を含有した試料No.58〜61、67〜70を準備した。
【００７３】
なお、主成分と副成分の成分含有量が、８５重量％以上、平均結晶粒径は、０．５μm以上で焼結密度は、４．５ｇ／ｃｍ3以上である試料もあった。
【００７４】
得られた焼結体に対して、参考例1と同様にして透磁率、Ｂｓ値、抵抗及び磁歪率を測定したところ、表４に示すような結果が得られた結果を表４に示すように、ＺｎおよびＮｉの少なくとも１種を主成分とするスピネル構造以外の酸化物を５体積％よりも多く含有している試料６６、７５はＢｓ値と透磁率が低かった。
【００７５】
また、非磁性酸化物であるTa2O5を含有した試料No. 58〜61、67〜70もBs値と透磁率が共に低かった。
【００７６】
これに対し、ＳｉＯ２、ＣｕＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、ＭｇＯ及びＭｏＯ３の副成分を含有せず、前記酸化物を５体積%未満含有する試料Ｎｏ．６２〜６５では、Bs値が４４００ガウス以上、透磁率が５００以上と優れた特性が得られた。
【００７７】
また、これに対し、ＳｉＯ２、ＣｕＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、ＭｇＯ及びＭｏＯ３の副成分を含有し、前記酸化物を５体積％以下含有する試料Ｎｏ．７１〜７４では、Ｂｓ値が３１０ｍＴ以上、透磁率が４００以上、磁歪率が１以下と優れた特性が得られた。
【００７８】
【表４】
0004303443.tif 000005
【００７９】
実施例１
次に、主成分を４９モル％のＦｅ２Ｏ３、０．５モル％のＭｎＯとＺｎＯ／ＮｉＯのモル比を１．０、Ｂｉ２Ｏ３を１．０重量部、ＺｒＯ２を０．０５重量部及びＹ２Ｏ３が０．０５重量部とした。
また仮焼時の降温速度１００℃/時間とし、その他の副成分、Ｚｎ、ＮｉあるいはＣｕのうち少なくとも1種を主成分としたスピネル構造の酸化物の含有量（体積％）とそのうちの結晶粒子の比率（体積％）を表５に示すように変化させた。
その他条件は、上記参考例１と同様にしてトロイダルコア１の形状をなす試料Ｎｏ．７６〜８７を得た。
【００８０】
得られた焼結体に対して、参考例１と同様にして透磁率とＢｓ値を測定したところ、表５に示すような結果が得られた。
【００８１】
前記結晶粒子が８０体積％未満である試料Ｎｏ．８１、８７では透磁率とBs値が共に低かった。
【００８２】
この結果よりＳｉＯ２ 、ＣｕＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、ＭｇＯ及びＭｏＯ３の副成分を含有せず、前記結晶粒子が８０体積％以上である試料Ｎｏ．７６〜８０では、Ｂｓ値が４５０ｍＴ以上、透磁率も６００以上と更に優れた特性が得られた。
【００８３】
また、ＳｉＯ２、ＣｕＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、ＭｇＯ及びＭｏＯ３の副成分を含有し、前記結晶粒子が８０体積％以上である試料Ｎｏ．８２〜８６では、Ｂｓ値が４１０ｍＴ以上、透磁率が４５０以上、磁歪率が２以下と更に優れた特性が得られた。
【００８４】
【表５】
0004303443.tif 000006
【００８５】
参考例５
次に、主成分を４９．０モル％のＦｅ２Ｏ３、１モル％のＭｎＯとＺｎＯ／ＮｉＯのモル比を１．０、副成分をＢｉ２Ｏ３が１．０重量部、ＺｒＯ２が０．０５重量部及びＹ２Ｏ３が０．０５重量部とした。
また、その他の副成分、主成分と副成分の成分含有量、平均結晶粒径及び焼結密度を表６に示すように変化させた。その他条件は、上記参考例１と同様にしてトロイダルコア１の形状をなす試料Ｎｏ．８８〜１０３を得た。
【００８６】
得られた焼結体に対して、参考例１と同様にしてＢｓ値及びＱ値を測定したところ、表６に示すような結果が得られた。
なお、各試料の平均結晶粒径は、種々の方法でエッチング加工した焼結磁器のＳＥＭ写真を撮り、各結晶に接する内接円と外接円の直径の平均値として求め、また焼結密度はアルキメデス法によって測定した。
【００８７】
この結果より、ＳｉＯ２、ＣｕＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、ＭｇＯ及びＭｏＯ３の副成分を含有せず、成分含有量が９９〜９９．９９重量％、平均結晶粒径が１〜２０μｍ、焼結密度が５．０ｇ／ｃｍ３以上である本発明範囲内の試料Ｎｏ．９０〜９５では、Ｂｓ値が４６０ｍＴ以上、透磁率も６５０以上と優れた特性が得られた。
【００８８】
また、ＳｉＯ２、ＣｕＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、ＭｇＯ及びＭｏＯ３の副成分を含有し、成分含有量が９９〜９９．９９重量％、平均結晶粒径が１〜２０μｍ、焼結密度が５．０ｇ／ｃｍ３以上である試料Ｎｏ．９８〜１０３では、Ｂｓ値が４２０ｍＴ以上、透磁率が５００以上、磁歪率が２以下と優れた特性が得られた。
【００８９】
【表６】
0004303443.tif 000007
【００９０】
【発明の効果】
以上の様に本発明により、高いBs値、高い透磁率、高い抵抗値及び磁歪率の小さい事を同時に実現したフェライト材料を得ることができる。
【００９１】
また、本発明のフェライト材料を用いてフェライトコアを形成することによって、大電流が使用でき、またインダクタンスを高くでき、樹脂等で外装することが可能となる。さらに、このフェライトコアを大電流用途のインダクターや樹脂外装用途のインダクターとして用いることにより、各種電子機器の小型化や特性の安定化に大きく貢献する事ができる。特に本発明のフェライト材料を用いたフェライトコアは、特に大電流が流れる電源部において高いBs値且つ高いインダクタンスが必要な通信機、携帯電話、コンピュータ等の機器における電源系の部品に好適に使用する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）、（ｂ）は本発明のフェライトコアを示す斜視図である。
【図２】本発明のフェライト材料におけるBs値の測定方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１：リング状トロイダルコア
２：ボビン状コア
１ａ、２ａ：巻き線部
３：一次側巻き線
４：二次側巻き線
５：電源
６：磁束計
【図１】
0004303443.tif 000008
【図２】
0004303443.tif 000009