フェライト技術の系統化

3Historical Development of Ferrite Technologies

一ノ瀬昇

Noboru Ichinose■ 要旨
セラミックスは、古代からの天然原料を成形、焼成した陶磁器に代表される伝統的なセラミックスと近年開発された精選された原料を用い、細かく制御された製造方法により得られるファインセラミックスに大別される。
ファインセラミックスは要求される機能に応じてますます高度化・高機能化され、エレクトロニクセラミックス
はその代表的なものである。
エレクトロニクセラミックスは、セラミックスのもつ磁性、絶縁性、誘電性、圧電性、半導性が優れており、電子機器産業分野で幅広く活用されている。本調査ではこれらエレクトロニクセラミックスの中から磁性を有す
るフェライトを取り上げ、電子機器製品に応用される基盤技術、エポックメーキング技術を中心に、当該技術発展の歴史をサーベイし、その技術の系統化を図ることを目的としている。
フェライトが本格的に工業化されてから約 75 年が過ぎようとしている。この間、1950 年から 1980 年迄の 30
年間は、フェライトの学問と工業が世界各国で飛躍的に発展したフェライトの黄金時代であった。現在でもフェライトの生産はそこそこ行われているが、生産量では中国、韓国、インドなどに追い抜かれつつあり、日本の優位性が脅かされている。日本発信のフェライトが今後ともその地位を維持するためには、産官学による一層のた
ゆまぬ開発努力が必要とされている。

フェライト技術の系統化

147

■ Abstract
Usually ceramics are including two categories of traditional and fine ceramics. Traditional ceramics such as cement, porcelain,glass and refractory are prepared using natural resources. On the other hand, fine ceramics are obtained by highly refined raw
material, rigorously controlled composition and strictly regulated forming and sintering.
Electronic ceramics are typical fine ceramics and defined as ceramics which display magnetic, insulating, dielectric,
piezoelectric and semi-conducting properties which are useful in the production of electronic devices.
Among electronic ceramics, ferrites are chosen because they are invented in 1932 by two Japanese scientists and havefundamental and epoch making technologies in electronic device applications. This article provides a comprehensive survey ofthe historical development of the science and technology of ferrite materials as well as applications of the ferrites.
In 75 years since ferrites were developed, Japan could lead the world in production and technology. Especially, the publicattention was thoroughly aroused as to the scientific and technological importance of ferrites after the 1950s to 1980s, because
the new applications such as radio, television, carrier telephony, computer circuitry and microwave devices were rapidly
expanding.
Recently, the production of ferrites in China, Korea and India are increasing year by year, so it may be difficult for Japanesecompanies to maintain their advantages in the ferrite industry. In order to keep them, further continuing and persistent efforts
covering government, industry and academy are strongly required.

■ Profile

一ノ瀬■ Contents
1. はじめに… ……………………………………………149

昇 Noboru Ichinose

2. フェライトの概要… …………………………………150

国立科学博物館産業技術史資料情報センター主任調査員
昭和10年 9月8日
昭和34年 3月
同年
4月
昭和42年 10月
昭和60年 3月
昭和60年 4月
平成18年 4月

生れ早稲田大学理工学部応用物理学科卒業㈱東芝入社
理学博士（早稲田大学）㈱東芝退職
早稲田大学理工学部教授
同学名誉教授3. フェライトの基礎… …………………………………155
4. フェライトの製造法… ………………………………158
5. 各種フェライト材料… ………………………………164
6. フェライトの応用… …………………………………169
7. フェライトの特殊な応用… …………………………176
8. フェライトの技術発展と高機能化… ………………184
9. フェライト技術の系統化… …………………………205
10. 考察とまとめ… ………………………………………208
11. 登録資料候補一覧… …………………………………209……………………………210
付録 JIS 用語集（JIS R 1600）

148

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.13 2009.May

1 はじめに
経済産業省の窯業・建材統計を見ると 2007 年のファに伸びており、特にエレクトロニクセラミックスの伸

インセラミックスの販売金額は前年比 108.7％の 6121

長が著しい。エレクトロニクセラミックスの代表格で

億 6600 万円と 6000 億円を突破している。なお、窯業・あるフェライトは誘電・圧電部材ほどの伸長は期待で建材および生体用部材は事業所が単独あるいは少数できないが、積層フェライト部品や高性能フェライト磁あることなどの理由から、調査事業所が秘匿している石などに新しい産業展開が期待されている。
本調査では、第２章でフェライトの概要を述べ、第ため非公開である。
日本ファインセラミックス協会の産業動向調査に

３章ではフェライトの基礎について概観した。第４章

よれば、ファインセラミックス部材の 2006 年生産高

ではフェライトの製造方法について紹介した。フェラは２兆 2333 億円であり、窯業・建材統計の約４倍のイトにはソフトとハードがあるが、第５章では各種の規模である。部材別に見ると、光磁気・光学用部材

フェライトについて言及している。第６章と第７章はが最も多く 64％（１兆 4299 億円）を占めている。熱フェライトの応用について述べているが一般的な応用

的・半導体関連および化学・生体・生物関連の増加傾とやや特殊な応用とに分けて紹介している。

向が続いており、2006 年実績では各々 10％前後まで

第８章は本調査の主要部分で、フェライトの技術発拡大している。2007 年の見通しについては、前年比

展と高機能化と題して、フェライトの生産推移、日本

105.4％の 2 兆 3544 億円と、4 年連続で過去最高を更のフェライト産業の強み、弱み、フェライトの誕生か

新する見通しである。部材別では、電磁気・光学用がら実用化への道のり等について述べた。第９章では

1）

前年比 105.7％と増加する見通しである 。

フェライト技術の系統化をソフトとハードに分けて

日本ファインセラミックス協会によれば 2007 年の行った。第 10 章では考察とまとめを行っており、最ファインセラミックスの生産高見通しでは、電磁気・後に学協会、企業の協力を得て関連資料の所在確認を

光学用途はコンデンサ素子や圧電体が好調に推移した

行い、登録資料候補を選定することとした。

ため誘電性・圧電性部材が２桁の伸びになる他、集積回路用パッケージを主体とする絶縁性部材も堅調に推〈参考資料〉

移する見通しである。

１）CMC 編集部：機能材料 Vol.28 No.12 P68（2008）

上記のようにファインセラミックスの生産額は順調

フェライト技術の系統化

149

2 フェライトの概要
気的、X 線的に詳細に研究され、ついに 1941 年に J. L.
Snoek は高周波磁心材料としての性能を確立、向上

2.1 フェライトの発展の経緯

し、かつ均質性を増加するために必要な焼成条件を明2+

フェライトの最も単純なものはマグネタイト Fe

らかにした。1947 年に至って従来得られなかった非3+
2

Fe O4 であって、天然に存在するマグネタイト、す

常に高い初透磁率をフェライトに付与させることに成

なわち磁鉄鉱はすでに 2500 年以上も前に lodestone

功した。そして低周波から数十 MHz までの領域をおとして鉄片をひきつける性質のあることが知られていおう磁心材料 Ferroxcube を生み出し、磁性材料分野た。そしてこれが人類に磁気的な現象を教えてくれたにおけるフェライトの位置を画期的に高揚した 4）。

最初の物質であった。しかしながら磁性酸化物の科

Ferroxcube の出現以来、世界各国におけるフェラ

学的研究は 19 世紀後半から始まる。すなわち 1878 年

イトの基礎的研究や応用的研究は急速に進み、新しいに初めて K. List は MO（M=Mg, Mn, Zn, Ni, Cu）と応用面が続々と開拓されつつある。中でも 1950 年以

Fe2O3 から磁性酸化物がつくられることを知った。ま来マイクロ波工学におけるフェライトのファラデー効

た 1896 年 P. Weiss は、マグネタイトの磁性を測定し果の利用と、電子計算機における記憶回路や磁気スたところ、飽和値がニッケルのそれとほぼ等しく、キュイッチの磁心としての角形ヒステリシス ･ フェライト

リー温度が鉄とニッケルとの中間の値を示すことを発の利用、およびわが国で発明されたパラメトロン素子

見した。S. Hilpert は 1909 年にマグネタイトをはじとしての利用が注目されるようになった。

め、他のフェライトの固有抵抗が鉄より非常に大きい

スピネル型フェライト以外の幾多の酸化物磁性材

ことに着目して高周波磁心としての最初の特許を得た料の研究もますます盛んとなり、1951 年に Gorter らが、その磁心の透磁率は相当低いものであった。時期が OP 磁石にまさる永久磁石材料としてマグネトプラ

的に見ればちょうどこの頃磁性材料中の大宗である珪ン バ イ ト 型 の Ferroxdure（Ba 系 フ ェ ラ イ ト ） を 開

素鋼板が工業的に製産されはじめたのである。その後

発 5）し、1956 年には Jonker らが高周波磁心材料とし1928 年ごろ H. Forestier は化合物 MgFe2O4 の存在をて Ferroxcube より 1 桁以上高い周波数まで使用可能

確かめ、MFe2O4（M=Cu, Ni, Mg, Sr, Ba, Pb, Ca, Cd）

な Ferroxplana （BaO･Fe2O3･MO 系、M=Mn, Fe, Co,の組成の材料をつくり、磁化とキュリー温度を測定し

Ni, Zn, Mg）6）をフィリップス社において発見した。さた。こうしてフェライトに関する化学、物理的研究はらに 1956 年 Bertaut、Forrat がガーネット型結晶の年とともに盛んとなり、今日の発展の基礎が徐々に培

イットリウム－鉄ガーネット（3Y2O3-5Fe2O3）を発見 7）

われていったのである。

以来、この一連の強磁性酸化物は強磁性マイクロ波増フェライトの発展の経緯を表 2.1 に示したが、1930年頃から、わが国の加藤与五郎、武井武両博士は Co

フェライトが工業的に生産されたのは 1935（昭和

フェライトとマグネタイトとの固溶体が極めて大きな

10）年頃であり、先に述べた加藤 ･ 武井両氏による高保磁力を有し、磁場冷却処理を施せばさらに磁石特性

周波磁心としての Cu-Zn 系フェライトが、また磁石が改良されることを発見し、この材料に OP 磁石とい材料としての Co-Fe 系フェライトが、いずれも国内

う名称を与えた1）、
2）。これはフェライト材料の最初ので販売された。しかし、これに対する国内からの反響実用化された製品として、しかも現在なおこの性能をは乏しく、むしろ海外で注目され、第二次世界大戦中

はるかに上回るような酸化物磁石が出現しないというは諸外国、特にオランダで研究が続けられ、今日最も点で大きな意義が認められる。一方両氏は Cu フェラ

広い用途をもつ Mn-Zn 系フェライトが開発されるな

イトあるいは Zn フェライトを固溶する数種のフェラ

ど目ざましい進展をとげ、戦後これらの技術が逆輸入

イトの研究の結果、1932 年にオキサイドコアーを発されることとなった。これは、八木アンテナ、エサキ

明し、ラジオ周波数帯で用いられる各種線輪の磁心に･ ダイオードなどの場合と同様、自国で開発された独利用して高周波用フェライトの先べんをつけたこと

自の技術や発明には冷淡でそれが海外で注目され、定3）は周知のとおりである 。このころオランダではフィ評を得たのちに初めて採用するといった悲しむべき習

リ ッ プ ス 社 の 研 究 者 達 に よ っ て MO-Fe2O3（M=Mn,

性の表われとも言うべき現象がここでも起きている。

Cu, Ni, Mg）二成分系の組織と焼成条件との関係が磁150

幅器の素子として有望視されるようになった。

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.13 2009.May

（３）形態による分類
フェライトの形態には単結晶、多結晶、薄膜、非結2.2 フェライトの分類

８）晶などいろいろあるが、機能を十分に発揮するために（１）組成、結晶形による分類

は、材料の構造形態を目的に応じて選択あるいは制御

フェライトは Fe2O3 を主成分とする磁性酸化物であする必要がある。また、場合によっては人為的に複り、その化学組成と結晶形は磁気特性を支配する基本

合、生成するなどして、より良い材料の形態を整えて的な要素として重視される。表 2.2 には実用フェラ

やることも重要である。表 2.4 にはこのような考え方

イトの基本となる代表的な単元フェライトの例を示

でフェライトの形態が分類されている。まず第一には2+した。化学式が Me O･Fe2O3 で表わされるスピネル型
2+

これらの形態を最も有効に活用できる用途を見出すこ

結晶、M O･6Fe2O3 で表わされるマグネトプランバイと、次いで目的意識を先行させてより特徴ある形態をト（六方晶）型結晶、R3F5O12 で表わされるガーネッ

求め、これらを新用途開発に結びつける必要がある。

2+

2+

2+

ト型結晶などに分類される。ここで Me は Ni , Mn ,2+

Co など鉄族遷移金属、M
3+

2+

3+

2+

2+

は Ba , Sr などアルカ
3+磁性粉体の形状に関しては、優れた針状、優れた平板状などを追求することが、高密度記録実現のための形

リ土類金属、R は Y , Gd , Sm など 3 価の希土類イ

態上の基本条件となる。表には一般的に対応する用途

オンを示す。

の分野を主に記入してあるが、今後進展が期待される

表 中、ZnFe2O4 や CdFe2O4 は 反 強 磁 性 を 示 す 非 磁

生体分野などについても触れている。

性フェライトであり、これらのフェライトの中では特以上、フェライトの物性にかかわる基本的事項を三殊なものであるが、例えば ZnFe2O4 は磁気特性の優つの要素、すなわち物質（基本組成と結晶形）、機能、れた Ni-Zn 系、Mn-Zn 系など多元フェライトをつく形態に分類して示した。これら三要素は、フェライト

るのに極めて重要な役割を果たすものである。結晶形の多様性を示すものであり、後述の応用の広さにもつと磁気特性の関係や異種フェライトの固溶効果などにながるものである。

ついては、別途改めて述べることにする。
〈参考文献〉（２）機能による分類
一般にフェライトに期待される最大の機能はもちろん磁気機能である。
そして中でも最も特徴的なことは、

１） 加藤与五郎、武井武：日本特許 No.110,822（1932）２） 加藤与五郎、武井武：電気学会誌 Vol.53 P408
（1933）

金属磁性材料に比べて電気的な比抵抗が大きい（105３） 加藤与五郎、武井武：日本特許 No.98,844（1932）

倍以上）ために高い周波数領域で優れた磁気特性を示

４） J . L . S n o e k ：“ N e w D e v e l o p m e n t i n

すことである。
さらに組成系の選択によっては、優れたジャイロ磁

Ferromagnetic Materials” Elsevier Pub. Co.,New York（1947）

気特性や電波吸収特性やさらに光学特性も得ることが

５） J. L. Went, G. W. Ratenan, E. W. Gorter and G.

できる。したがって、きわめて多様性のある材料とも

W. van Oosterhout ：Philips Tech. Rev. Vol.13

言うことができる。

P194（1951）

表 2.3 にはフェライトの磁気的機能をはじめとする

６） G. H. Jonker, H. P. J. Wign and P. B. Braun ：

諸機能を示してある。この中には磁気に無関係な耐摩Philips Tech. Rev. Vol.18 P145（1956/1957）

耗性、耐食性なども含まれているが、これらは主機能

７） F. J. Bertaut and F. Forrat ：Comp. Rend.,を補佐する意味において、しばしば重要な役割を果た
すことがある。特に最近のように電子機器の小型化、高性能化を追求する過程においては、機械的特性や熱Vol.242 P382（1956）８） 平賀貞太郎、奥谷克伸、尾島輝彦：“フェライト”
丸善（1986）

的特性など多面的な機能を求められることが多い。

フェライト技術の系統化

151

表 2.1

年代

フェライトの発展の経緯

ソフトフェライト

ハードフェライト1930
・東京工業大学の加藤与五郎、武井武両博士により ・OP 磁石が工業化される（’35）（昭和 5）
フェライトが見出される（’30）
・日本でフェライト
（Cu-Zn（銅 ･ 亜鉛）系フェライト）
が工業化
（世界初）
される
（’37）
・フェライトがダストコア（カーボニール・鉄）の代用として無線機の装荷線輪用に使用される
（’37）
1940
・フェライトが、ラジオのμ（ミュー）同調用と高周（昭和 15） 波コイルに使用される（’38）
・フェロックスキューブ型フェライトが見出される
（’47）
1950
・フェライトがポータブルラジオのアンテナに使用 ・フェロックスデュア形
フェライトが見出され（昭和 25） され、需要が急増する
（’52）
る
（’51）
・白黒テレビのフライバックトランスおよび偏向ヨー
クコアの開発および販売が開始される（’51～55） ・Ba 系フェライト磁石が商品化される（’54）
・テレビの増産計画推進により、フライバックトラ
ンスおよび偏向ヨークコアの需要が伸びる（’55） ・フェロックスプレーナ
形フェライトが見出さ
・電話搬送機器にフェライトが使用される
（’55）
れる
（’56）
・パラメトロン電子計算機用のフェライトが開発さ・わが国でフィリップス
れる（’55）の特許を使用した Ba・ガーネット形フェライトが見出される（’56）
系フェライト磁石が量
産される
（’57）
1960
・電話搬送機器用に高安定フェライト材が開発される ・Sr 系等方性磁石が製
品化される
（’60）
（昭和 35） （’60）
・電話搬送機器の LC フィルタ用に低損失フェライ ・Ba 系異方性磁石が製
品化される
（’61）
ト材が開発される（’61）
・マイクロ波用フェライト材が開発され、その応用 ・Sr 系異方性磁石が製
品化される
（’66）
製品であるサーキュレータが UHF テレビ用チュー
・Sm-Co 系希土類磁石がナに使用される（’63）（’66）
・初透磁率 10,000 のフェライト材が開発される（’64） 見出される・テープレコーダ用のフェライトヘッドが実用化される（’64）
・カラーテレビのフライバックトランスおよび偏向
ヨークコアの開発、販売が開始される（’65）
・単結晶フェライトが工業化される（’65）
・魚群探知機、超音波洗浄機用磁歪振動子画開発される（’67）
・フェライトによる電波吸収体が開発される（’68）
・カラーテレビのフライバックトランスおよび偏向
ヨークコアの需要が急増する
（’68）

152

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.13 2009.May

1970
・初の国際フェライト会議（ICF）が開催される（’70）
、（昭和 45） ICF-2 が開催される（’76）
・電源トランス用のフェライトが開発される（’75）
・VTR 用のロータリートランスコア、映像記録・再生用のフェライトヘッドが開発される（’76）
・TV ゴースト防止用の電波吸収体フェライトタイルが開発される（’79）
・複写機トナー用の磁性粉が開発される（’79）
・FDD 用フェライトヘッドの需要が伸びる
（’79）
1980
・ICF-3 が開催される（’80）
・プラスチック磁石が（昭和 55） ・複写機用のフェライトキャリアが開発される（’
商品化される（’80）
・Nd-Fe-B 系磁石が見出
80）
される
（’84）
・EMC 用フェライトチップが開発される（’84）
・ICF-4 が開催される（’84）
・カラーディスプレイモニタのフライバックトランス、
偏向ヨーク用のフェライト市場が形成される（’85）
・インバータ式照明のフェライトの需要が増大する（’86）
・液晶バックライト用の薄型フェライトトランスが実用化される（’86）
・EMC 用のフェライト市場が形成される（’88）
・ICF-5 が開催される
（’89）
1990
・東京都庁（新宿）のテレビゴースト防止用にフェラ ・La ドープ Sr 系磁石が（平成 2 年） イト電波吸収材が採用される
（’90）
見出される
（’90）
・フェライトの国内生産金額が 1,000 億円を超える ・La ドープ Sr 系磁石が（’91）
商品化される（’95）
・ICF-6 が開催される（’92）
・光磁気ヘッドが実用化される（’93）
・日系メーカのフェライト海外生産重量が２万トン
を超える
（’95）
・初透磁率 25,000 のフェライトが開発される（’95）
・ICF-7 が開催される
（’96）
2000
・ICF-8 が開催される（’00）（平成12年） ・ICF-9 が開催される（’04）
・ICF-10 が開催される（’08）

フェライト技術の系統化

153表 2.2組

成

MnFe2O4
FeFe2O4
NiFe2O4
CoFe2O4
CuFe2O4
MgFe2O4
Li0.5Fe2.5O4
γ-Fe2O3
BaFe12O19
SrFe12O19
Y3Fe5O12Lu3Fe5O12
ZnFe2O4
CdFe2O4

表 2.3

154

フェライトの種類 8）

飽和磁化
[ｍT]

キュリー温度
[℃]

磁 性

結 晶 形

520
600
340
500
170
140
390
520
480
480
170
120

300
585
590
520
455
440
670
575
450
453
287
267

フェリ磁性
〃
〃
〃
〃
〃
〃
〃
〃
〃
〃
〃
反強磁性
反強磁性

スピネル型
〃
〃
〃
〃
〃
〃
〃
マグネトプランバイト型〃
ガーネット型〃
スピネル型〃

機能による分類 8）

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.13 2009.May

表 2.4

形態による分類と用途 8）

3 フェライトの基礎（2）マグネトプラムバイト型

3.1 フェライトの結晶構造

永久磁石材料として用いられている MO･6Fe2O3 す1）、2）

なわち MFe12O19（M ＝ Ba, Pb, Sr） はマグネトプラム（1）スピネル型

バイト（magnetoplumbite）型結晶で、六方晶系 P63/

よく知られているように、高周波用磁性材料として

mmc 空間群に属する。この結晶型は古くから磁性酸化実用化され重要な軟質磁性材料のスピネル型フェラ

物として知られているマグネトプラムバイト鉱（そのイトは、天然鉱物スピネル（MgAl2O4）と同型の結晶

分子式は Pb2Fe15Mn7（Al, Ti）2O38 または Pb（Fe, Mn,

構造を有するフェライトの総称で、立方晶系に属す

Al, Ti）12O19）に基づいて命名された。理想的なマグる。その構造を図 3.1 に示す。
（a）は単位胞の 4 分のネトプラムバイト構造は 図 3.2 に示したように、単１を図示したものである。格子定数は 8.3 ～ 8.7 Å

位胞に 2 分子を含んでいる。酸素は最密六方格子を形2+である。化学式は Me O･Fe2O3 または MeFe2O4 で表わさ
2＋2＋

れ、単位胞は 8MeFe2O4 からなる。ここで Me は Mg 、
2+

2＋

2+

いる。図 3.2（a）を簡単化した模型が 図 3.2（b）で、2+

Mn 、Fe 、Co 、Ni 、Zn などである。イオン半径図からわかるようにスピネル形配置のブロックの間の大きな酸素イオン（1.40 Å）が最密立方格子を形に Ba 層がはさまれているような構造を示す。スピネ

成し、単位胞の中には 24 個の金属イオン（5 μ B を

ルブロックはスピネル格子の［111］方向を垂直の軸3+2+成するが、そのうちの二つが Ba イオンで置換されて2+もつ Fe イオンと Me イオン）と 32 個の酸素イオンとした構造であって、9 個の Fe３＋、16 個の O2－イオンが含まれる。金属イオンの入る位置は A、B の 2 種類が存在している。Ba2＋、Pb2＋、Sr2＋ のイオン半径はそあり、その数は A が 8 箇所、B が 16 箇所である。しれぞれ 1.43, 1.32, 1.27 Å である。フィリップス社

たがって、B の位置の数は A の 2 倍ある。A 位置は 4で開発された Ferroxdure と呼ばれている永久磁石は個の酸素が構成する四面体に囲まれ、B 位置は 6 個のBaFe12O19 や SrFe12O19 を主成分としている。

酸素が構成する八面体に囲まれている（図 3.1）
。A 位
置、B 位置はそれぞれ 8a 位置、16d 位置とも呼ばれる。
２価のイオン（Me2+）が A 位置に入るのを正スピネル、B 位置に入るのを逆スピネルと言う。両者を化学式で区別するのに、B 位置を［

］に入れて

2+

正スピネル

Me ↓［Fe3+2 ↑］O4

逆スピネル

Fe3+ ↓［Me2+Fe3+ ↑］O4と表わすことが多い。Me2+ として適当なイオン半径は 0.6 ～ 0.8 Å程度であり、Cd, Zn は正スピネルの位
置、Fe, Co, Ni などは逆スピネルの位置、Mn は 80％
正スピネルの位置に入る。このように金属イオンが選択的な位置をとり、A と B の金属イオンのスピンは超交換相互作用 3）、4） によって矢印に示すように反平行
5）になっている 。

図 3.2

BaO･6Fe2O3 のマグネトプラムバイトの構造 1）Fe3＋イオンの位置はその周囲の酸素イオンの配置の違いから結晶学的に五つの異なった位置に入る。図3.2 においてはこれらを区別して示してある。すなわ
ち Ba2+ と同じ層の ◎印の Fe3＋ イオンは 5 個の酸素イオンの形成する trigonal bipyramid で囲まれている。

、

は結晶学的には異なる 3 個の octahedral

site を表わす。また ○ は tetrahedral site である。
ｃ軸（23.17 Å）が a 軸（5.9 Å） に比して非常に長1㧕
࿑ 3.1 図ࠬࡇࡀ࡞ߩ⚿᥏᭴ㅧ
3.1 スピネルの結晶構造 1）

いことが特徴である。

フェライト技術の系統化

155

の飽和磁化を示したが、各々逆スピネル構造をとると（3）ガーネット型

した計算値が実測値とよく合うことがわかる。

࿑ 3.4 Me ࡈࠚ࡜ࠗ࠻ߦ Zn ࡈࠚ࡜ࠗ࠻ࠍ࿕ṁߐߖߚ Me2㧗1㧙㨤ZnxFe2O4 ࡈࠖ࡜ࡔࡦ࠻ߩ㧜K ߢ
1）1㧕
表 ߩ⏛᳇ࡕ࡯ࡔࡦ࠻
3.1 単元フェライトの１分子当りの飽和磁化

1 Å程度の比較的大きいイオン半径をもつ 3 価の希土類酸化物（R2O3）と Fe2O3 とからなるフェライトで、M S （ボーア磁子単位）

3R2＋2O3･5Fe2＋2O3 または R3Fe5O12 の一般式で表わされる

⴫ 3.1 නరࡈࠚ࡜ࠗ࠻ߩ㧝ಽሶᒰࠅߩ㘻๺⏛ൻ MS㧔ࡏ࡯ࠕ⏛ሶන૏㧕

ものがガーネット型フェライトである。単元のガー
ネット形フェライトをつくる R としては Y, Sm, Eu,
Gd, Tb, Dy, Ho, Tm, Er, Yb, Lu がある。この結晶は天然のザクロ石（Mg3Al2Si3O12）と同型の対称性をもつ立方晶系に属する。単位胞は 8 化学式からなり 160
個のイオンを含み、かなり複雑な構造をとる。その結晶構造を 図 3.3 に示す。最もイオン半径の大きい O2－（1.40 Å） が体心立方構造をつくり、陽イオン配置

は 3 種類ある。イオン半径の小さい Fe3+ イオン（0.60Å） の入る位置は a, d の 2 箇所、R3＋の入る位置は c

結晶構造が同じで格子定数のほぼ等しい同系化合物の 1 箇所である。化学式は、Gd, Tb, Dy, Ho, Tm, Yb

は、容易に固溶体になる。したがって、２種類の単元のような 4 f 電子が 7 以上入った希土類ガーネット

フェライトは任意の割合で混ざり連続固溶体となる。

࿑ 3.1 ࠬࡇࡀ࡞ߩ⚿᥏᭴ㅧ 1㧕
に対し、イオンの種類によって飽和磁化、結晶磁気異方性定

c

a

3+

3+

d

数、磁歪の値を変えられるから、実用スピネル型フェ3+｛R 3 ↑｝［Fe 2 ↑］（Fe 3 ↓）O12

ライトは固溶体として用いられることが多い。特に重で表わされる。単位胞中に Fe3+ は 40 個あり、八要なのは Zn フェライトなどの正スピネルと Ni フェ面体 6 配位の 16a に 16 個、4 面体 4 配位の 24d に 24

ライトなどの逆スピネルとの固溶体である。Me フェ3+

ライト（1 － x） に Zn フェライト（ｘ）を固溶させ個占める。R （0.99 ～ 1.13 Å）はイオン半径が大き3+いので Fe と置換するには大きすぎ、O2－Meフェライト

るには小さすぎる。そこで、スピネル型にはなかった
特別な格子点である 8 個の O2－に囲まれた十二面体 8た Me-Zn フェライトの化学式は次のようになる。

と置換す

3

Zn フェライト
2+

3+

2+

A位置↓
3+

B位置↑
3+

（1－x）Fe +［Me Fe ］
O4+xZn ［Fe 2］
O4 = Fe 1－ⅹ
Zn2+x［Me2+1－ⅹFe3+1+ⅹ］Ｏ4

配位の 24c 位置をとる。
࿑ 3.2 BaO㨯6Fe2O3 ߩࡑࠣࡀ࠻ࡊ࡜ࡓࡃࠗ࠻ߩ᭴ㅧ 1㧕

こ の よ う に Zn は A 位 置 に 入 り や す い の で、A 位置にある Fe3+ イオンが B 位置に押しだされる。その結 果、Me2+ の 磁 気 モ ー メ ン ト を mM μ B と す れ ば、全体の磁気モーメント（n μ B）はμ B 単位で、
A 位置↓ B 位置↑ B 位置↑
n＝－5（1－x）+ ｍM（1－x）+5（1 + x）=（10－mM）
x + mM

1㧕
1）
࿑ 3.3
㧔න૏⢩ߩ 1/8㧕㉄⚛ߩ૏⟎ߪ
6 ୘ߩߺ⸥౉ߒߡ޽ࠆ㧚
図 ࠟ࡯ࡀ࠶࠻ဳߩ⚿᥏᭴ㅧ
3.3 ガーネット型の結晶構造
（単位胞の
1/8）

酸素の位置は 6 個のみ記入してあるとなり、ｍM=0 である Zn2+ イオンからなる Zn フェライト（x ＝ 1）が単純な理論上では最大値 10 μ Bを示す。そこで非磁性イオン Zn2+ で Me を置換する



3.2 フェライトの磁性ことで磁気モーメントが増加する。種々のスピネル型

スピネル型フェライトの磁化は容易に計算すること

ライトとの固溶系の実測例を 図 3.4 に示す。この図

でｘ が増加するのに伴いモーメントは増加するが破ができる。例えば
Ni フ ェ ラ イ ト １ 化 学 式 当 り の 磁 気 モ ー メ ン ト

線で示した理論値からずれて、ｘ＞ 0.4 では磁気モー（n μ B）を計算してみると、逆スピネル構造をとるとメントの減少が見られる。これは、Zn が増すと A 位して置の磁気モーメントがうすまることによって B 位置
3+

156

フェライト（Me ＝ Mn, Fe, Co, Ni, Mg）と Zn フェ

2+3Fe ↓［Ni Fe + ↑］O4の各種イオンのスピン間の相互作用が大きくなり、反ｎ =－5+（ 2 + 5 ）＝2（μB）

平行成分が増えるためである。そして、Zn フェライと求まる。表 3.1 には単元フェライトの１分子当りトでは反強磁性体となる。Zn フェライトの固溶は飽

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.13 2009.May

和磁化を増加させる効果があるため実用フェライトに〈参考文献〉

利用されている。また、ｘの増加と共にキュリー温度１）七條祐三、佐藤斉：“フェライト”日刊工業新聞（Tc）が低下するので、室温での磁化はｘ＝ 0.1 ～ 0.4付近で最大値をとり、それ以上の領域ではむしろ低下社（1959）２）平賀貞太郎、奥谷克伸、尾島輝彦：“フェライト”する。

丸善（1986）３）H. Kramers：Physica

Vol.1 P182（1934）４）P. W. Anderson：Phys. Rev. Vol.79 P350（1950）
５）
L. Néel：Ann. Phys.（Paris） Vol.3 P137 （1948）ࡈࠚ࡜ࠗ࠻ߦ
Zn ࡈࠚ࡜ࠗ࠻ࠍ࿕ṁߐߖߚMe2㧗1㧙㨤ZnxFe2O4 ࡈࠖ࡜ࡔࡦ࠻ߩ㧜K ߢ
࿑
図3.4
3.4 MeMe
フェライトにZn フェライトを固溶させた1㧕
2＋
Me 1 －ｘ ߩ⏛᳇ࡕ࡯ࡔࡦ࠻
ZnxFe2O4フィラメントの０Kでの磁気モーメント 1）
⴫ 3.1 නరࡈࠚ࡜ࠗ࠻ߩ㧝ಽሶᒰࠅߩ㘻๺⏛ൻ MS㧔ࡏ࡯ࠕ⏛ሶන૏㧕

マグネトプラムバイト型の磁化も容易に計算できる。
磁気構造を化学式（BaFe2O19）について考えてみる。磁性をもつのは12 個のFe3+（5 μB）で、スピネル原子層（S）には上向きが7 個、下向きが2 個、Ba 原子層（R）では上向きが1 個、下向きが2 個となる。したがってｎ＝（7 －2 ＋1 －2）×5 ＝20（ μB） と な り、実 測 値22 μBとよく一致する。
ガーネット型フェライトの磁気モーメントの値もNéel のフェリ磁性理論 4）で説明できる。1 化学式についてみると上の化学式で示したように、24d の 3 個のFe3＋ と 16a の 2 個の Fe3+ とが強い負の超交換相互作
用によって反平行に配列する。そして、この差引の 1
個の Fe3＋ に対して R3+ のモーメントがゆるく反平行に結合している。Fe3+ のモーメントは 5 μ B である
ので、１化学式（R3Fe5O12）当りのモーメント（ｎμ B）
は希土類イオン 1 個のモーメントをｍ R とすると、
ｎ＝（3－2）×5－3ｍR＝5－3ｍR（μB） となる。

イットリウム鉄ガーネット（YIG）は高周波損失が著しく小さいことを特徴としマイクロ波材料として用いられている。その磁気モーメントは Y3＋のモーメントが5.0
 0 のためフェリ磁性理論値の5 μB に対し実測値
μ B とよく一致する。

フェライト技術の系統化

157

4 フェライトの製造法
また沈殿した水酸化物を 100℃ 前後に長時間保っ

4.1 一般的製造法て、フェライト化の化学反応を水溶液中で行なう場合

1）もある。湿式法では、水溶液を扱うので大きな容器が（１）概説必要となったり、アルカリを用いてできた沈殿物をこ

フェライトは、酸化鉄と他の２価金属の酸化物が化
学的に結合してできている。したがって、フェライトをつくるには、酸化鉄と他の金属酸化物を混合し、化学反応を起こさせるために加熱すればよい。

し分けるなど手数がかかるので工業的製造法としては不向きである。
この他、原料となる金属酸化物を混合したのち、高温度で溶かしあわせてフェライトを製造する方法、金現在行われているフェライトの製造法には、大別す属の化合物を混ぜ、可燃性のガスとともに細い穴からると図 4.1 のように乾式法と湿式法の二つがある。乾

ふき出してガスを燃焼させて、金属化合物を分解す

式法では、金属の酸化物、または加熱によって容易にると同時にフェライト化の化学反応を起こさせる噴射

分解して酸化物をつくるような金属の化合物を機械的法、湿式法のようにして沈殿させた水酸化物を圧力がに混合し、これを高温度で加熱する方法である。こま中で加熱加圧して、低温度で微粉末フェライトをつれに対して、湿式法は、フェライトをつくる金属の水くる方法などの特殊な製造法がある。

溶性化合物を水に溶解して混合し、これにアルカリをしかし、均一な性能の製品を安価に量産するため、加えることにより金属イオンを水酸化物として沈殿さ

わが国では、工業的な製造法として、一般に乾式法がせ、これを脱水、乾燥後高温に加熱してフェライトを採られているので以下乾式法による製造工程を述べる

つくる方法である。

ことにする。
（２）原料
原料中最も大量に使われる酸化鉄は、工業的には鋼板などを酸洗いした廃液を原料として得られる純度
99.5％ 程度のものが使われている。最近商品化された、高性能フェライトでは、99.9％ 以上の純度でなければならないものもある。
原料のマンガンとしては、一般に炭酸マンガンが用いられ、銅、ニッケル、コバルト、マグネシウム、亜鉛などは、市販の工業用純品酸化物で間にあう。使用する原料は、フェライトの種類、用途によって有害な
不純物の種類、許される含有量などが異なるから、それぞれの目的に応じて採否を定める。
（３）混合
原料を目的の組成となるように秤量し、混合機で混ぜあわせる。原料がなるべく均一に、しかも早く混合するような適当な混合機が選ばれる。例えば、ニーダーとか、ブレンダーなどがある。また比較的少量の場合に混合と同時に粉砕もしたい場合にはボールミルが用いられる。

࿑ 4.1 ࡈࠚ࡜ࠗ࠻ߩ⵾ㅧᎿ⒟ 2㧕

図 4.1 フェライトの製造工程 1）
158

仮焼成は、混合の終った原料を適当な形に圧縮成形するか、粉末のままあるいは泥状として本焼成温度よ

国立科学博物館技術の系統化調査報告（４）仮焼成Vol.13 2009.May

りも 100 ～ 400℃ 低い温度で焼く工程である。その一があると、本焼成のとき焼きちぢみの大きさが不均

目的は、この段階でフェライト化の化学反応を進行さ一となって、ひび割れができたり、形がくるったりす

せ、本焼成のときの成形を容易にし、焼きちぢみを減る。

少させるためである。
また、加熱によって熱分解し、そのとき多量のガス（７）焼成を出すような化合物を原料として用いたときには、仮焼成は、成形したものを高温度に加熱してフェライ

焼成によって熱分解を行わせ、本焼成のときにガスがト化の化学反応を完全に行なわせると同時に、焼結さ出て種々の悪い影響を与えないようにする。

せて、密度と機械的強度を高める重要な工程である。

仮焼成の温度、時間などは、次の工程の粉砕および陶磁器などの窯業製品では、強度、密度、形状など

本焼成の条件と密接な関係をもっているから、製造上を主として考慮するが、フェライトでは、この他に、の重要な条件の一つである。仮焼成を、低温度と高温

磁気特性が重要である。

度の 2 種類行い、両者を適当な割合に混合して本焼成の原料とすることもある。

また、フェライトは酸化物なので、焼成している際に、周囲の酸素と化学反応を起こす。空気中で焼成した場合を考えれば、フェライトを構成する元素の種類（５）粉砕
仮焼成された原料は、大きなかたまりとなっている
ので、ジョークラッシャ、アトマイザ、スタンプミルと混合割合、焼成温度などにより、成形品から空気中に酸素を放出することもあり、また空気中の酸素を吸収することもある。

などの粗粉砕機を用いてあらくだきをなし、次いで１特性のよいフェライトを得るには、フェライト中のμ以下に微粉砕する。微粉砕にはボールミルがよく用

酸素の量を最適の値にしなければならないので、焼成いられるが、最近、振動ミルとか、塔式粉砕機のようの際に周囲の酸素の圧力を変えて目的を達している。

に効率のよい粉砕機も用いられている。

これを焼成雰囲気の制御と言って、高性能のフェライ粉砕の目的は、本焼成のとき、焼結反応が起こりやすいようにするほか、成形のとき、なるべく成形密度が高くなるような粒度分布にすることにある。

トをつくるためには必ず行われる方法である。
焼成のときに注意しなければならないことは、雰囲気制御の他加熱温度、加熱速度および時間、冷却の速度などである。温度をあまり早く上げれば、成形品の（６）成形微粉砕された材料粉末は、最終製品の形に成形される。

内部に含まれていた揮発成分、例えば粘着剤などが急に放出されるので、ひび割れができたり爆発することがある。

成形には、普通、金型を用い、大量に同一の形のも焼結後の製品の密度、結晶組織、結晶粒の大きさなのをつくる場合には、自動成形機を用いる。成形に際

どは、磁気特性と密接な関係をもっているが、これらしては、粉末粒子間の摩擦を減じ、粒子の流れをよく

は加熱時間と温度を適当な値に選んで制御する。適当

して均一に成形されるように適当な粘着剤（PVA 水

な焼成条件を選べば、磁気特性に及ぼす焼成前の種々溶液がよく用いられている）と潤滑剤（ワックス、スな影響をある程度まで除くことができる。フェライト

テアリン酸塩など）を加えて球状の粒子をつくる。こ

焼成用の炉には、温度や焼成雰囲気の制御が比較的容れを顆粒と呼び、その大きさは、成形品の大きさ、形

易な抵抗電気炉が使われることが多い。

状 な ど に よ っ て 異 な る が、 普 通 0.1mm か ら １mm く
らいである。

発熱体は炭化ケイ素系のものが大部分であるが、比較的低温度で焼成できる銅亜鉛系フェライト用には、成形圧力が高いほど成形密度が大きくなることは当

ニクロム発熱体を装備した電気炉が用いられることが然であるが、あまり高い圧力では成形品を型から抜ある。温度は、普通 900 ～ 1,500℃ であって、フェラ

き出すとひび割れが入ったりするので、普通 １t/cm2

イトの種類によって異なる。

前後の圧力で成形する。

大量生産用にはトンネル炉と言って、長い炉の一方成形の際に注意しなければならないのは、成形品のの口から台車に乗せた成形ずみ原料を送り込み、他の各部分に均一に圧力がかかり、部分的な成形密度のば

口から焼成品が連続的に押出されてくる大型電気炉がらつきがないようにすることであって、顆粒の大きさ、用いられる。

形、粘着剤の種類と量、金型設計、成形圧力などそれぞれ厳密に定めておかなければならない。圧力の不均（８）研磨、加工

フェライト技術の系統化

159高透磁率材料を組立てて使用する E I 形、つぼ形

は、寸法精度を向上させるために、樹脂量を少なくす

磁心では、すりあわせ面でのすきまが問題となるので、るのが望ましいが、型のすみずみまで充填するには流焼成したままの磁心の表面をさらに加工して精密な平動性のよいことが必要であるから、樹脂を大幅に減ら面としなければならない。

すことも難しい。この相反する条件をバランスよく満

フェライトは、陶磁器に似て硬く、もろいので、切足させることがポイントである。成形用に加えられる削加工はできず、もっぱら研磨加工によっている。研有機物は、熱可塑性樹脂、可塑剤、分散剤、潤滑剤な磨剤には、主としてカーボランダム（SiC）を使い、どであるがその量は 30 ～ 50 vol% にも達する。した

表面ラップ盤、
表面研磨盤（surface grinder）などでがって、以後の脱脂工程（有機物の熱分解工程）で完研磨して精密な平面とする。

全に除去しうるような樹脂の選定が重要である。
また、樹脂量を減らすには密に充填しやすい粉体であること

4.2 特殊製造方法が望ましい。

2）

脱脂は、低温側から緩やかな温度勾配で昇温して、先に、フェライトの一般的製造方法を述べた。ここ

可塑剤、潤滑剤、樹脂の順に分解除去して行われる。

では、一般の乾式法では得難い高性能フェライトを得

昇温速度が大きいと、サンプルにひび割れが発生したるための特殊製造法について述べる。一般にフェライ

り、分解ガスによる気泡が成形体内部に発生すること

トでは高密度なほど高性能であることが多い。また、がある。温度上昇に伴って熱可塑性のためにサンプル

セラミックスは従来、多結晶体を意味していたが結晶が変形することもあるので、脱脂条件を適正に選定し粒界のない単結晶フェライトも特殊な用途に用いられないと射出成形の高寸法精度という特徴は生かされ難るようになった。そこで、ここでは特殊な製造方法とくなる。

して特殊成形、高密度焼結および単結晶の製造方法に（b）静水圧成形（Cold Isostatic Press : CIP）
静水圧成形は、粉体あるいは予備成形した成形体をついて述べる。

ゴムのような弾性のある型に充填し、水などの液体を（１）特殊成形媒体として周囲から加圧して高密度成形体を得る方法

フェライト焼結体の微細構造は、原料粉体の性質やである。一般に型にはゴム型を用いるところから、ラ焼成条件だけでなく、成形体の微細構造にも強く支配

バープレスとも呼ばれている。静水圧による加圧であされる。例えば、成形体中に存在する大きな気孔は焼ることから、均一な密度分布をもつ成形体が得られる結体においても残存してしまう。そこで、均一かつ高というメリットがある。しかし、大型の成形体では均密度な焼結体を得るためには、均一かつ高密度な成形一性を確保することは難しく、流動性、充填性のよい体を用意することが必要となる。このような成形体を粉体にしておくことが好ましい。ラバープレスでは、

通常のプレスを用いた一軸加圧成形で得ることは難し

噴霧乾燥粉を用いることにより密度の均一性という特い。また、大型の製品や形状の複雑な製品の場合、成徴が十分に発揮され、通常 3 t/cm2 程度で加圧する

形時の歪やひび割れを発生しやすいので、一軸加圧ことができるので、一軸加圧成形よりも高密度の成形

成形よりも優れる特殊な成形法が採用されることがあ

体を得ることができる。ただし、成形の寸法精度は必る。特殊な成形法としては、鋳込み成形、シート法、ずしも良いとは言えず、成形後あるいは焼成後に加工

射出成形、冷間静水圧成形、爆発成形など、いろいろが必要である場合が多い。成形体のひび割れや破損は、な方法が知られているが、ここでは射出成形と冷間静ゴム型に充填した粉体を十分に脱気した後に加圧する

水圧成形について述べる。

ことによって解決できる。高密度であることが要求さ（a）射出成形れる磁気ヘッド用フェライトの製造に用いられている

一般に射出成形はプラスチックの成形に広く利用さが生産性はあまり良くない。

れているが、セラミックスの分野においても、
セラミッ
クス材料と樹脂の複合製品や、窒化ケイ素（Si3N4）、160（２）高密度焼結

炭化ケイ素（SiC）などの非酸化物セラミックスの成焼結体の密度は、粉体の性質、成形体の微細構造だ形に用いられている。フェライトの場合には、フェラ

けでなく、焼成条件によっても大きな影響を受ける。

イト粉末と樹脂との複合製品についてのみ実用化され通常、これら三つの条件を最適に設定しなければ高密ているが、射出成形では寸法精度のよい製品を得るこ

度焼結体を得ることはできない。ここでは、高密度焼とができるという特徴がある。焼成用の成形体として結体を得るための特殊な方法として代表的な真空焼

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Vol.13 2009.May

成、ホットプレス、熱間静水圧プレスについて述べる。

この方法がフェライトの焼結法として注目されるよう（a）真空焼成になった主な理由は、通常の焼成法では得難い磁気的、一般に焼結の初期段階では、気孔はほとんど連絡し機械的に優れた性質のものが得られ、それが実用に耐た開気孔すなわちオープンポアであり、粒子と粒子のえうるような段階にまで高められたことにある。また、接触しているネック部分が成長して太くなる。これにこの方法では透磁率や磁化機構の解明のための試料を伴って粒子相互間の距離は減少し、緻密化が進行す

容易につくることができるなどの利点があることも見る。開気孔は焼結体の外表面まで連続しているので、逃せない。

気孔の体積が減少しても、中に含まれる気体は開気孔を通って外に逃れることができる。さらに緻密化が進
んで焼結の後期段階になると、個々の気孔は次第に孤立していき、閉気孔すなわちクローズドポアが形成さ

試 料れる。固相の成分原子の拡散によって、この閉気孔はさらに縮小していくが、気孔内に取り残された気体は逃げ場を失う。気体が固相内に容易に溶解する場合に一軸加圧は問題は生じないが、溶解度が小さいと閉気孔内の気体圧力収縮に伴って増大し、閉気孔はそれ以上の収縮が困難となる。閉気孔中の気体が非常に小さな分子であるとか、あるいは、粒界中に容易に溶解できる気体であるならば、閉気孔の縮少速度は大きくなる可能性がある。Si3N4 や SiC などの非酸化物系と違って、フェライトのような酸化物セラミックスでは、閉気孔内が真空であるかあるいは非常に低分圧の酸素であるならば、閉気孔の縮少速度は大きくなることが予想できる。

加
熱炉

このような観点から、閉気孔が生成する段階を真空雰

ダイ囲気にする真空焼成法が高密度フェライトの製造に採図 4.2 ホットプレス 4）用され成果を上げている。
真空焼成法には、焼成の全工程を真空にする方法と、一般に、ホットプレス法によれば比較的低い焼成温

閉気孔が生成終了するまでを真空にする方法の２通り

度でも焼結が進むので、粒子径が小さく、かつ理論密あり、生産性の点では前者が優れている。しかしなが度に対して 99％ 以上の高い密度のフェライトを容易

ら、真空焼成時のフェライト構成成分の蒸発（特に平につくることができる。密度の高いフェライトでは空衡蒸気圧の高い ZnO の蒸発）という問題もあるので、孔が極度に少なくなるため、材質が均一になるばかり

目的に応じて使い分けられる。ソフトフェライトの代でなく、機械的な強度も高く精密加工が容易になるな

表的材質である Mn-Zn 系フェライトでは雰囲気の酸どの利点がある。さらに、透磁率などの磁気的性質も素分圧を厳密に制御しなければ高い透磁率を得ること改善されるので、VTR ヘッド用の材料として実用化ができないので、各温度帯域の減圧度を制御する複雑されるようになった。また、マイクロ波ジャイレータ

なプログラムが用いられている。真空焼成によって、回路素子として使用されるフェライトでは高電力にな

Mn-Zn 系フェライトでは理論密度の 99.5％以上の緻

るとスピン波と電磁波との相互作用によって非線形な密な焼結体を得ることができ、初透磁率が 20,000 を損失を伴ってくる。このような損失はフェライトを高3）越える大きなものが得られている 。

出力レーダーなどに用いる場合に大きな障害となって（b）ホットプレス

いるが、粒径の小さなフェライトを使用することに高温で加圧する、いわゆるホットプレス法（ 図 4.2よって特性が改善されることが見出され、ホットプレ

参照 ）が、各種のフェライトや強誘電体の焼結に試スフェライトが有用になる範囲も拡大されつつある。

みられている。ホットプレス法は従来粉末冶金関係でしかし、ホットプレスで得られるフェライトは板状あバイトなどの焼結に使用されてきた方法で、粉体、粉るいは棒状の単純な型に限られ、また、量産が難しい

末の焼結過程で強制的に外部から圧力を加えることになどの欠点があるため工業的にはそれほど一般化してより、高密度の焼結体を作るなどの目的に適用される。

いないのが現状である。

フェライト技術の系統化

161

ホ ッ ト プ レ ス は 結 晶 の 配 向 に も 効 果 が あ る。Ba

そこで、HIP 処理前の予備焼成には、普通、先に述

フェライトのような六方晶に属するフェライトでは室

べた真空焼成が施される。Mn-Zn フェライトの場合、温における成形で結晶の c 軸が若干加圧方向に揃えら

HIP 処理は約 1200℃、1000 気圧程度で行われている。

れるが、これをホットプレスすると結晶軸の配列がよ加圧ガスである Ar 中の酸素濃度は HIP 処理するフェり促進される。高配向性フェライトを得るために 図

ライトの平衡酸素分圧よりかなり低く、HIP 処理中

4.3 に示すような型を使用することにより変形を積極にフェライトから酸素の放出あるいは ZnO の蒸発が的に起こし、
これを利用することによって、エネルギー起こる。このような好ましくない現象を抑制するため積が５MGOe を超える良質なフェライト磁石が得らに、予備焼結体を Mn-Zn フェライト粉末中に埋め込

4）

んで HIP 処理が行われる。かつて磁気ヘッドは HIPれている 。

処理によるフェライトが使用されていたが、現在では殆んど用いられなくなった

b
b
c
d

c

(a)
(b)
図 4.3 Ba フェライトをホットプスするときに使用される型 4）（a）新しい方式の型 （b）従来使用されてきた型
a : フェライト b,c : アルミナ磁器 d : アルミナ粉（c）熱間静水圧（Hot Isostatic Press : HIP）5）
HIP は 図 4.4 のようには静水圧プレスを高温炉中で行う方法である。圧力媒体として液体の代わりに
Ar のような不活性ガスを用い、ゴム型の代わりに肉図 4.4 HIP 装置 5）

薄金属円筒が用いられる。HIP 法の特徴は、結晶粒子径が小さく、均一な微細構造の高密度（理論密度の99.95％ 以上）焼結体が得られることである。

162（３）単結晶単結晶の製造方法には、大別して気相法、液相法おフェライトでは、磁気ヘッド用の高密度 Mn-Zn フェ

よび固相法の３種類がある。気相法による単結晶製造

ライトや Ni-Zn フェライトの製造に利用されており、法としては、蒸着法、スパッタ法、気相反応法などが粉末の成形体ではなく、予備焼成した焼結体を HIPあげられるが、いずれの方法も薄膜状の単結晶が得ら

により高密度化している。HIP 処理の場合、高圧のガれ、バルク状の単結晶を得るのは困難である。液相法

スで加圧するため、粉体の成形体ならば表面に開気孔には溶液法と融液法とがあり、前者がフラックス法おがないようにシールする必要がある。予備焼成した焼よび水熱合成法である。後者の融液法では大形の単結

結体を HIP 処理する場合にも、表面に開気孔がある晶を作製でき、現在最も普及した方法である。ブリッと高密度化しないので、焼結体は閉気孔のみが存在す

ジマン法、チョクラルスキー法、ベルヌーイ法、ゾー

る程度にまで緻密化しておく必要があり、一般に理論

ンメルティング法などがこれに属する。この他にも浮密度の 95％ 程度の焼結体を HIP 処理するのが普通で遊帯域溶融（フローティングゾーン）法があるが、こある。また、予備焼成した焼結体の閉気孔中に固体にの方法では育成する単結晶の種類に応じてフラックス

不溶性の気体が存在する場合には、HIP 処理においてを用いることがある。固相法は、多結晶体を熱処理す

気孔の大幅な縮小が起こり、気孔中のガス圧が高くなるときの粒成長を応用する方法で、グレイングロース

り、HIP 処理後にひび割れを発生させることがある。

法とも呼ばれる。フェライトの場合、単結晶として使

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.13 2009.May

用されているのは主としてスピネル型の Mn-Zn フェを析出成長させる方法であり、るつぼを使用しないとライトおよびガーネット型の YIG（イットリウム鉄

いう大きな特徴がある。したがって、るつぼ材料からガーネット）である。中でも Mn-Zn フェライトは大型の汚染の心配がなく、高純度の単結晶を得るのに適しの単結晶を作成することが可能で VTR（ビデオテープている。溶融帯は融液の表面張力および固液界面張力

レコーダー）用の磁気ヘッド素材として多用されていによって浮遊させられるので融液の落下を防ぐためにる。ここでは代表的なフェライト単結晶作成法として溶融帯の長さは限定される。加熱方式としては、抵抗

ブリッジマン法と浮遊帯域溶融法を選んで述べること

加熱、高周波誘導加熱、赤外線集光加熱などがある。

にする。

この方式では、定常的に原料が融液に供給されるので、(a) ブリッジマン法

6）

Mn－Zn フェライトの場合でも組成の偏析が少ない。

ブリッジマン法は、試料を高温炉内でるつぼ中に溶融した後、るつぼを低温部へ徐々に移動（下降）させ

しかし、大形の単結晶を得ることが難しく、量産性に乏しいのが難点である。

て、るつぼ先端部から単結晶を析出、育成する方法で〈参考文献〉
㧔a㧕 ᣂߒ޿ᣇᑼߩဳ
１）七條祐三、佐藤斉：“フェライト”日刊工業新聞
種結晶が用いられる。原理を 図 4.5 に示す。Mn－Zn
㧔b㧕 ᓥ᧪૶↪ߐࠇߡ߈ߚဳ
社（1959）フェライト単結晶の場合、1600～ 1700℃ で溶融され
a :ࡈࠚ࡜ࠗ࠻ b,c : ࠕ࡞ࡒ࠽⏛ེ２）平賀貞太郎、奥谷克伸、尾島輝彦：“フェライト”
るが、高温において解離（特にZnO の蒸発）を起こし
d : ࠕ࡞ࡒ࠽☳丸善（1986）
やすいので、15 気圧の酸素中で育成される。かつ࿑ 4.3 Ba～ࡈࠚ࡜ࠗ࠻ࠍࡎ࠶࠻ࡊࠬߔࠆߣ߈ߦ૶↪ߐࠇࠆဳある。析出する固相の単結晶化を容易にするために、て、磁気記録ヘッド用の Mn－Zn フェライト単結晶の殆んどはこの方法で大型のものがつくられ商品化され
7）

たが 、現在では薄膜ヘッドなどにより置き換えられ

３）Y. Shichijo, G. Asano and E. Takama ：J. Appl.
Phys. Commun. Vol.35 P1646（1964）
４）一ノ瀬昇、丹野善一：粉体粉末冶金講演概要集
P68（1970 春）P154（1971 春）ている。

５）滝川博：材料科学

Vol.21 P134（1984）６）M. Sugimoto：J. Appl. Phys. Jpn., Vol.5 P557
（1966）
７）越前谷一彦、永田俊郎、福田泰隆、松下三芳：資源と素材 Vol.114 P353（1998）
８）
S. Kimura, K. Kitamura and I. Shindo ：J. Cryst.
Growth, Vol.65 P543（1983）

4.5 ブリッジマン法による単結晶育成装置
4.5ࡉ࡝࠶ࠫࡑࡦᴺߦࠃࠆන⚿᥏
࿑図
⢒ᚑⵝ⟎

6）

（b）浮遊帯域溶融法 8）
浮遊帯域溶融法（Floating Zone 法：FZ 法）は溶
融帯を空間に浮遊させながら溶融、凝固により単結晶


フェライト技術の系統化

163

5 各種フェライト材料
ソフトフェライトは、一部は単結晶もしくは薄膜の5.1 ソフトフェライト材料

形で磁心として使用されるが、多くの場合セラミック
スの形で製造され使用する。つまり出発原料を混合し、酸化鉄 Fe2O3 を主成分として含む軟質酸化物磁性

仮焼、粉砕、造粒、成形、焼結、加工、検査の工程を材料、つまりソフトフェライトには、結晶構造から分経て製造される。出発原料は純度が 99.9％以上の原料類して次の 3 種類、すなわちスピネル型、ガーネットが使用され、特に高透磁率特性を得る目的では、不純型およびフェロクスプレーナ型がある。いずれもその物が 0.01％もしくはこれ以下の原料が使用される。ま強磁性の発生機構は Néel の提唱したフェリ磁性 1）で、た必要があれば 1 ～ 0.01％の範囲で添加物が加えられ

磁気構造は二つの部分格子に分かれており、各部分格る。高透磁率特性を実現するためには緻密なセラミッ

2）子の飽和磁化は超交換相互作用 によって互いに反平クスをつくることが必要で、焼結を加圧下で行うホッ

行に整列しており、部分格子の飽和磁化の差が全体のトプレスや HIP（ Hot-Isostatic Pressing ）焼結が行

飽和磁化 Is を与える。したがって、非磁性の Zn フェ

われる。フェライトは主成分の Fe2O3 の他に Mn, Ni,

ライトとの固溶体をつくると Is がむしろ増大する。

Co, Cu などを含むので、焼結時の雰囲気によって金また、前述のようにフェライトは酸化物なので電気抵

属イオンの値数が変化し、緻密化を阻害し、さらには-2

11

抗率は 10 － 10 Ω ･cm と高く、渦電流損失が少な

後述するように、フェライトの電気抵抗や透磁率特いので高周波磁心として用いられている。

性に影響を与える。したがって、焼結時の雰囲気制御

特に透磁率特性が広い周波数範囲にわたって得らの技術が重要である。特に Mn-Zn 系フェライトでは5㧕ᐔ⾐⽵ᄥ㇢‫ޔ‬ᅏ⼱సિ‫ޔ‬የፉノᒾ㧦̌ࡈࠚ࡜ࠗ࠻̍ਣༀ
P140㧔1986㧕
Mn の 価 数 が Mn2+、Mn3+、Mn4+ な ど 種 々 変 化 す る

れるスピネル型フェライトが、各種の磁心材料として幅広く使用されている。ガーネット型フェライト

ので雰囲気制御は重要である。

6㧕A. Cochardt㧦J. Appl. Phys. Vol.38 P1904 (1967)

は、マイクロ波帯での単結晶の損失が非常に小さいこ

表 5.1 は実用されている代表的なスピネル型フェラとから、この周波数帯での材料として注目されていイトの特性 4）を示したもので、Mn-Zn フェライトはる。また主として薄膜単結晶の形であるが、バブル磁

高透磁率、高飽和磁束密度であるが、抵抗率が小さい

7㧕Y. Imaoka, T. Tada, T. Ishikawa and T. Uehori㧦US Patent No.3,770,500 (1973)

8㧕A. H. Bobeck, E. G. Spencer, L. G. Van Uitert,
S. C. Hz
Abrahams,
R. L. Barns, W. H.
区の主材料として使用されている。フェロクスプレー
ので数百ｋまでの周波数帯におけるテレビ用フラナ型フェライトはスピネルやガーネットフェライトがイバックトランス、偏向コイル用磁心や通信機器用
Grodkiewicz, R. C. Shewood, R. H. Schmidt
and E. M. Walters㧦Appl. Phys. Lett.

立方晶の結晶構造であるのに対し、六方晶の構造をもVol.17 P 131 (1970)
ち W 型を除いてｃ面を磁化容易面とする材料である。

フィルタや、最近ではスイッチング電源用磁心などに使用される。Ni-Zn フェライト、Cu-Zn フェライトな

立方晶のフェライトより高周波側での利用が可能なの

どは、Mn-Zn フェライトの使用周波数よりも高い数で VHF や UHF 帯のようなより高い周波数領域での十 MHz までの帯域で、ラジオ用のアンテナコイル、材料が注目され、主としてマイクロ波帯を含む高周波

中間周波トランスなどに使用される。

3）

帯域で使用されている 。
5㧕
⴫ 5.1 ਥߥࠬࡇࡀ࡞ࡈࠚ࡜ࠗ࠻ߩ⏛᳇․ᕈ
表 5.1 主なスピネルフェライトの磁気特性 4）

⴫ 5.2 ࡈࠚ࡜ࠗ࠻⏛⍹ߩ⏛᳇․ᕈ 5㧕

164

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.13 2009.May⴫ 5.2 ࡈࠚ࡜ࠗ࠻⏛⍹ߩ⏛᳇․ᕈ 5㧕
表 5.2

フェライト磁石の磁気特性 5）減磁曲線の屈曲点は第 3 象限にあり、磁石どうしを反5.2 ハードフェライト材料
（1） 等方性磁石

5）

発させても減磁の心配はない。磁石特性を異方性磁石

 と一緒に表 5.2 に示した。特性的には異方性磁石と比べて劣るが、製造が容易で廉価であり、どの方向か

フェライト磁石には成形時に磁化容易軸を揃えた異らでも着磁して使える長所をもつ。等方性磁石では方性磁石と無配向の等方性磁石との 2 種類がある。等Br が Ms の 1/2 となる理論的性能限界から、BaM と方性磁石は成形時に粉体の結晶方位を揃える必要がな

SrM の特性差は縮小する。従来は原料価格を考慮して、いので、フェライト粉末にポリビニルアルコールなど

Ba フェライトが生産されていたが、1966 年頃 6）からのバインダーを添加して製造された顆粒を用いて粉末

Sr 系フェライト磁石が主流となっている。マイクロ成形される。磁化容易軸はランダム分布となるので Br

モータを中心に玩具用まで広範囲の用途に使われていは（1/2）
Ms × df /do で与えられ、実用材料で 2.0 ～ 2.3る。

ｋ G である。ここで df は焼結体の見掛密度、do は真の密度である。IHc は 3 ～ 4kOe の値をもつ、Br < IHc（2） 異方性磁石となるので、減磁曲線は直線になり、B = Br －μ o

成形時に磁界を所定の方向に加えて、フェライト磁μ rH で表わされる。μ r はリコイル透磁率で 1.1 ～ 1.2

石粉の磁化容易軸を磁界方向に配向させて成形したの値をもつ。図 5.1 にその減磁曲線を示す。

後、焼結した高性能磁石である。成形時に高い配向率を得るため、フェライト粉末粒子は一軸の異方性をもつ均質な単結晶粒子が求められる。このため、最終焼結温度以上の高温で仮焼を行い、フェライト化反応を完結させると同時に結晶成長を促進させる。この仮焼品を微粉化するため、湿式粉砕を行って平均粒子径が１μ m 以下の単結晶微粉をつくる。磁界中成形法には粉砕後乾燥された粉末を磁界中で成形する乾式磁場
プレス法と湿式粉砕粉をスラリー状のまま金型に充填し、磁界中脱水、成形する湿式磁場プレス法がある。
高性能磁石を製造するにあたって①

Ms の高い組成で、高い密度の焼結体をつくる②

配向度をより高くする③

結晶粒径を単磁区限界粒子径に近づけるという３条件を満足させることが重要な指導原理とな る。①、③の条件は結晶成長を抑制しながら高密度
図 5.1

等方性 BaM の減磁曲線 5）࿑ 5.1 ╬ᣇᕈ BaM ߩᷫ⏛ᦛ✢

フェライト技術の系統化

⴫ 5.3 ฦ⒳⏛ᕈ☳ߩ⻉․ᕈ 5㧕

165

焼結体を得ることであり、通常の焼結機構では相反す磁気テープの発展が優れた磁性粉の開発に裏付けらる現象である。このため、できるだけ細かな微粉を用れていることは明白である。磁性粉に求められる項目

い、Bi2O3、SiO2、SrSO4 など種々の添加物の存在下で、は磁気特性の他に、物理的機械的特性も重要となる。

高密度化と結晶粒成長の抑制を同時に行う工夫がなさ

すなわち、１）針状性に優れ、微粒子で粒子サイズれる。②の配向率の向上については磁界中成形時にい分布が一様であること、２）システムに適合する保磁

かに粒子の配向を 100％ に近づけるかが重要な因子

力、磁束密度を有すること（現在では 300 ～ 1000 Oe,

で、
高性能磁石では通常湿式磁場プレスが採用される。

70 ～ 140 emu/g 程度）、３）磁気的化学的に安定で高密度、高保磁力を得るために、成形されるフェライ

あること、４）分散、配向性のよいこと、５）安価で

ト磁石粉は細かい方が有利であることは確認されていあること、などである。表 5.3 に各種磁性粉の特性をるが、同一配向率を得るための磁界強度は高くなり、示し、これらの中で磁性粉として代表的なγ -Fe2O3

配向率は一般に悪くなることと、成形能率が低下すると Co 系酸化鉄について簡単に説明を加える。

という問題がある。湿式磁場プレスでは脱水しながら（１）γ -Fe2O3の成形であり、乾式成形に比べて成形速度は遅く、能とおりフェリ磁性でスピネル形立方晶系のため直接針率が劣るが高い配向率が得られる。材質的には BaM

状結晶は合成できず、ゲータイト（α -FeOOH）の針と SrM 系 の ２ 種 が 生 産 さ れ て い る。SrM の Ms は状微結晶の形骸を保持しながら 図 5.2 の工程を経てBaM とほぼ同じであるが、異方性定数 K1 が約 10％合成する。したがって、酸化鉄系材料は最終目標の媒高い （表 5.2 参照）。SrM は工業生産レベルでも BaM

体特性を満足させるために最も有利な特性のゲータイより高い保磁力が得られ、密度も 5％ 小さい。
したがっ

トをいかに得るかが決め手となる。図 5.3 にゲータイて、高性能フェライト磁石は SrM の湿式磁場プレストの基本的な製法を、図 5.4 にγ -Fe2O3 を構成する製品となる。1967 年以降 BaSO4, SrSO4, PbSO4 など

結晶子のサイズと磁気特性の関係を示す。Fe3O4 は化硫酸塩を添加した SrM が製品の主流となっている 6）。

学的磁気的に不安定である。

5.3 磁気記録材料

最も基本的な材料で 表 5.3 に示す

5）

記憶・記録材料としての磁気テープ、磁気ディスク
は、室温下で高密度、大容量の情報を容易かつ確実に記録できる。しかも情報保持性は長期間にわたり信
頼性が高く、不揮発性、非破壊型でイレーザブル（繰り返し記録・再生・消去）記録が可能である。これらの特徴を生かし、音声映像のアナログ信号記録、コン

図 5.2

ピュータなどのディジタル信号の外部記憶またはファ 

イル記録用媒体として民生用機器から産業用まで幅広

࿑ 5.1 ╬ᣇᕈ BaM ߩᷫ⏛ᦛ✢

く活用されている。

5㧕
⴫表
5.3
5.3 ฦ⒳⏛ᕈ☳ߩ⻉․ᕈ
各種磁性粉の諸特性 4）166

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.13 2009.May

Fe 系磁性粒子の代表的な作成方法 4）

γ -Fe2O3 系テープは永い間 HiFi 用途のオーディオ、
ビデオテープにまた高密度フレキシブルディスクにアビリンなどの商品名 7）で広く活用されてきたが、最近はコンパクトディスク（CD）が主流となりつつある。

図 5.3

ゲータイトの基本的な製法 4）

図 5.5

粒子表面層を溶解したときの溶解イオン量（粒子に対する wt %）と保磁力の変化 4）
図 5.4 γ -Fe2O3 結晶子と磁気特性 4）（ ２）Co 系 酸 化 鉄

コ バ ル ト フ ェ ラ イ ト（CoO –Fe2O3）は Fe3O4 あるいは
γ -Fe2O3 と同じスピネル形結晶構造であり固溶し合うこともできる。コバルトフェライトの磁気歪定数は 10－4 、また、結晶磁気異方性 K1 は 10 6erg/cm2 でありγ -Fe2O3 , Fe3O4 他のフェライトに比べ１桁以上大きい。この結晶磁気異方性が大きいことを利用して
γ -Fe2O3 に適当量の Co2+ を固溶させ高保磁力磁性粉をつくることが検討されたが、保磁力の経時変化、加熱減磁や加圧減磁の増大に起因する記録信号の再生減磁が問題であった。これらの点を改善する方法とし

図 5.6 保磁力の温度依存性 4）て“コバルト被着型”酸化鉄磁性粉が生まれた。これはγ -Fe2O3 の粒子表面数 10Å 以内のごく薄い層に
Co2+ を拡散させた構造を有している。表面の薄いコ
バルト吸着層から発生する表面磁気異方性（ Ks ）は、
62

10 erg/cm

5.4 磁気バブル材料
磁気メモリ素子として応用が考えられてから、永年の桁でこれにより保磁力は向上し、一応にわたる研究開発が続けられてきた。開発当初は、高Co2+ 固溶による問題点は改善された。コバルト吸着

密度、不揮発性、低消費電力を特徴とし、機械的駆動型酸化鉄粒子表面を酸で少しずつ溶出させて、コバルをもたない固体記憶素子として磁気ドラム、磁気ディト吸着層を取り除いていったときの保磁力の変化が調

スクに置き換わり、さらにはロジックへの応用可能で

べられ、吸着前の粒子の保磁力は約 430 Oe であり、

バブルコンピュータへの発展までもが期待された 8）。

コバルト吸着量 2.25 % 以上では粒子の保磁力は一定

しかしその後 IC メモリ、マイクロプロセッサ、磁値（525 Oe ）となっている。この結果は粒子の表面

気ディスク、フロッピーディスクなどの目ざましい進の磁気異方性の存在を示唆している。

歩のため、応用の範囲は特定分野市場でのメモリ素子

フェライト技術の系統化

167

としての利用に限定されている。磁気バブルは、厚さ

膜は、スパッタ手法でガラス、プラスチックなどの安数μ m の垂直磁化膜に生成する直径 1 ～ 3 μ m の円価な基板に成膜できる点で有利であるが、温度特性上

柱状反転磁区を称し、情報担体として用いる。
したがっ

ガーネットに劣るためバブル材料よりは光磁気材料とて、異方性磁界（Hr）と飽和磁化（Ms） との間にはしての応用が検討されている。

Hk ＞ 4 π Ms の条件が必要となる。このとき、面に〈参考文献〉

垂直なバイアス磁界を加えるとバブル磁区が生成す

１）L. Néel：Ann. Phys.（Paris）Vol.3 P137（1948）

る。バブルの有無が２値変数に対応し、汎用素子の記

２） P. W. Anderson：Phys. Rev. Vol.79 P350（1950）

憶度は約 4 × 106bit/cm2 である。薄膜表面に微細な

３）平塚信之：電磁環境工学情報

パターンをパーマロイ膜やイオン注入で設け、バブル

４）桜井良文、金丸文一 共編：“磁性材料セラミック

位置を決め、回転磁界でバブルを転送しシフトレジス
タとする。さらにバブル発生部、消去部および磁気抵抗効果などを用いたバブルの有無の検出部などで大容量メモリが構成される。

Vol.20 P68（2007）ス”（1986）５）平賀貞太郎、奥谷克伸、尾島輝彦：“フェライト”
丸善（1986）６）A. Cochardt：J. Appl. Phys. Vol.38 P1904（1967）

デバイス側から見ると、基本的要求特性としてはバ
ブル径、バブル移動速度、温度特性、マージンの広さ

７）Y. Imaoka, T. Tada, T. Ishikawa and T. Uehori：
US Patent No.3,770,500（1973）などで、これらを材料特性にそれぞれ換言すると飽和

８）A. H. Bobeck, E. G. Spencer, L. G. Van Uitert, S.

磁化（4 π Ms ）、異方性エネルギー（Ku）、磁極の移

C. Abrahams, R. L. Barns, W. H. Grodkiewicz, R.

動度μ w 、材料の温度特性に関係する。材料として

C. Shewood, R. H. Schmidt and E. M. Walters：

は 表 5.4 に示すオルソフェライト、ガーネット、アモAppl. Phys. Lett. Vol.17 P 131（1970）

ルファス合金などがある。しかし、今日実用化が図られているのはガーネットである。ガーネット型バブルが有利な点は、1）
径が小さく高ビット密度化ができる、
2）移動速度が大きく転送レートを高める、3）駆動力が小さく消費電力を低下させる、4）温度特性がよく
高信頼性となる、
5）
エピタキシャル膜がつくりやすい、などである。低コスト化の面から言えばアモルファス
表 5.4 バブル材料とその特性 4）

特
材

性

料

オルソフェライト ＊1
ガーネット ＊2
アモルファス Gd-Co *3
［注］

168

バブルの直径 バブルの移動速度〔μm〕〔cm/s/Oe〕
15〜1500.3〜153＞〜7 000〜4 500〜2 000

温

度

特

性

×
○
380℃くらいで結晶化＊1 化学式 : RFeO3 （R ： 希土類元素， Y など）、 フラックス法やゾーンメル
ティング法でつくる．
＊2 化学式 : A3B5O12 （A ： 希土類元素， Y など . B ： Fe, Ga, Al, Ge など）
通常， 非磁性のガーネット （Gd3Ga5O12） の単結晶の上に， 液相
エピタキシャル法で単結晶薄膜として成長させてウェーハをつくる .
＊3 ガラスなどの基板上にスパッタリング法や蒸着法で薄膜をつける .

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.13 2009.May6 フェライトの応用伝えるために必要な弱電界中での優れた高周波磁気特6.1 コア応用性が求められる。これらの要求特性を要約すれば次の1）ようになる。

ソフトフェライトの代表的な特性として、初透磁①

使用周波数、温度範囲で高い初透磁率をもつ。

率（μi）
、相対損失係数（tanδ/μi）、飽和磁束密度②

磁気損失が小さい。

（BS ）、キュリー温度（TC）などがあげられる。一般③

指定された温度係数（ゼロまたは指定値）をもつ。

的には、μ i , BS , TC は高いほど、tan δ / μ i は低④信号の高調波歪（フェライトから出る）が小さい。

いほど望ましいとされる。しかし、これらの要求すべ⑤

ディスアコモデーション（DA）、その他が小さく、てを同時に満足させることはできないので、実用材料

磁気安定性がよい。

においては、どの特性を重視するかによって材質の選

また、トランスとコイルとでは要求特性の優先度に択が異なってくる。ソフトフェライトには 図 6.1 に少し差があり、一般にトランスでは、まず高い初透磁示すように周波数特性があるので、各周波数帯域で最率が重視され、コイルでは低い磁気損失と温度係数を適の組成系が異なる。表 6.1 はソフトフェライトのコ含む磁気安定性が重視される。

ア応用、材質、形状ならびに要求特性をまとめたもの（a）通信用コアである。
16)
㐳⼱Ꮉ⛔ਭ㧦FC ࡟ࡐ࡯࠻ Vol.26 P83㧔2008㧕通信用のコイルには、コンデンサと組み合わせて同調回路を構成し、その周波数選択特性により、周波数
分割多重搬送通信に用いられるフィルタ用コイルや、
チョークコイル、発振コイル、ローディングコイルなどがある。コア材料は多くの場合 Mn-Zn 系フェライトが使われるが、一部高周波用に Ni-Zn 系フェライトも用いられる。また、コア形状は、主につぼ型コアが用いられる。通常、コイル損失の低減やインダクタンスの可変、磁気安定性や非線形歪の改善などを実現する
ために、空隙を設けて使用する。
通信用トランスとしては、搬送装置のインピーダン
ス変換、位相反転、平衡・不平衡変換、信号の分岐・
図 6.1 主なソフトフェライトの初透時率と使用周波数帯 1）1㧕結合などの用途に透磁率の高い
Mn-Zn 系フェライト
࿑ 6.1 ਥߥ࠰ࡈ࠻ࡈࠚ࡜ࠗ࠻ߩೋㅘᤨ₸ߣ૶↪๟ᵄᢙᏪ

表 6.1 ソフトフェライトコアの主な用途と特性 1）の E 型コアやつぼ型コアなどが用いられる。電子計
算機の信号や、PCM 方式通信の信号などではパルス波形であることから、これらの用途に用いられるトラ型
型
型

ンスをパルストランスと言う。パルスという不連続波が伝送されるので高透磁率であることと巻線の分布容

型
型
型
型
型

量および漏洩磁束密度の小さいことが要求され、トロイダル形状の Mn-Zn 系フェライトが多く用いられる。

型
型
型
型
型
型
型
型

㧔a㧕ⷺᒻࡅࠬ࠹࡝ࠪࠬ

（ｂ）テレビ、ラジオ用コア
この分野のコイル・トランスは、周波数が高いことから、一部の用途を除いて大きなインダクタンスをもつことよりも、磁気特性の安定性が要求され、また他の回路部品とのバランスが重視される。形状も空隙をトランスやコイルは電子回路に使われる磁性部品の代表的なものである。そして、これに用いるフェライ
トコアには、入力電気信号を効率よく、しかも忠実にもつものが多く、棒状コアのように完全な開磁路の場
合もある。
コイルとしては、局部発信用コイル、フィルタ用コ

フェライト技術の系統化

169

イル、ピーキングコイル、チョークコイルなどの多種る。e を積分すれば磁束になることから Br/Bm の関の小型インダクタがあり、さらに同調コイルとしては、係を求めることもできるが、パルスの尾を引くことが中・短波ラジオ用バーアンテナのアンテナコアやカー

計算速度に重要な関係をもつことに注意を要する。

ラジオのμ同調型コイルがある。

この種の磁心として重要な性質は次のようなものでトランスとしては、ネジコアを使ってインダクタン

あって、時定数と磁場には通常次の関係が成り立つ。

ス調整可能な構造とした中間周波トランスが代表的な

Sw = τ（H－Hs0）

例であるが、その他に、バルントランス、糸巻歪補正

τ s はこの磁心の時定数、（H－H0）は有効磁場で用トランス、VTR 用ロータリートランスなどがあるある。つまり速い磁気現象をうるためには強い磁場を（この他、フライバックトランスがあるが、後で述べ

かければよいということになる。通常τ s をマイクロるパワーフェライトに属する）。

秒、H, H0 を oersted で表わす。

これらのコイル・トランスに用いられる磁心にはネ
ジコア、カップ型コア、ドラム型コア、棒状コアなどの多くの形状があり、組成も Ni-Zn 系、Ni-Cu-Zn 系、Mg-Cu-Zn 系などがある。形状や材質は、用途に応じて選択され、あるいは新規に設計・開発される。

6.2 メモリ応用

2）（a）角型ヒステリシス

計算機にはアナログ型とディジタル型の二種ある。
前者は計算を等価電気回路に置き換えて行うものであるが、後者は数字そのものを取扱う。矩形のヒステリシスをもつフェライトはディジタル型に有用になるのである。すなわち 図 6.2（a）にみるような角形の BH
曲線を有するとすると２進数の記憶ができる。磁性の消えた状態に +Hm の磁場をかけると、Br という残留磁気が生ずる。磁心はこの状態（“１”）に永く留まることができる。これに －Ｈ m をかけると明らかに“０”の状態の（－ Br）にうつることになることも理解される。このさい磁束密度は Bn だけ大きく変わる
ので、後述の出力巻線からパルスが発生するから、これを計算量として利用する。磁心が最初 + Bn（“１”）のところにあったとすると +Hm をかけてもΔ Bｎ しか磁束が変わらないため、わずかの電圧しか発生しない。そこで磁心のヒステリシス曲線の表わし方を Br/Bm

角型フェライトのパルス特性 2）で表わして角型比（squareness ratio）と称することがある。これができるだけ１に近いことが、この

図 6.2（ｃ）は前述の磁心において Hm にあたる磁種のものでは重要である。また磁心の巻線と生ずる電場（書入、読出パルス）の間に 1/2Hm にあたるパルス

圧の比は Bn/ ΔBn に比例するからこれを用いる場合を挿入して雑音的操作を加えた連続磁心選別装置の画もある。

いた図で、多数のものを自動的に選別できる機械がで

素 子 は 一 致回路に構成されるから縦線横 線 か ら

きている。

Hm/2 に相当するパルスを同時に送れば前述により出フェライトメモリはパラメトロン電子計算機用 3）な

力巻線に重圧が発生する。このようなコアを実際に試どとして 1960 年頃から実用化され一時は隆盛を極め験するには図 6.2（a）のような BH 曲線をブラウン管

たが、半導体メモリの登場により 1985 年頃には姿を上に映し出してもだいたいわかるが、通常はパルス試消していった。

験を行う。図 6.2（b）の上段のようなパルスをかけると中段のような電圧 e が起こる。最下段は磁束であ

170

図 6.2

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.13 2009.May

6.3 マイクロ波応用

4）フェライトのマイクロ波用途への応用は 1950 年代にアメリカで始まった。当初は主にスピネル型フェラ
イトが使われたが、1956 年フランスで希土類ガーネッ
ト型フェライトが発見され 5）、磁気損失が飛躍的に改善されることが確認されると、その後はガーネット型
フェライトが一般的に使用されるようになった。一方、移動体通信は 1979 年に日本電信電話公社（当時、現

図 6.4

アイソレータの基本動作 4）NTT）が日本における運用を開始した自動車電話に

当初は、導波管タイプや接合タイプの分布定数型

始まり、その後持ち運びが可能なショルダーホンを経アイソレータは必要とするフェライトの大きさが周て、1987 年にハンディタイプの携帯電話が登場し急波数に反比例するため携帯電話の通信周波数帯である

速に普及が進んだ。

800MHz ～ 2GHz 付近では直径数㎝のフェライトが必

携帯電話では、人体などの影響でアンテナのイン要となり素子の小型化が困難であった。そこで、携帯

ピーダンスが変動すると、出力信号の一部がアンテナ

電話の送信回路用としては、小型化が可能な集中定数で反射してパワーアンプに戻るため、パワーアンプの型アイソレータが採用された。集中定数型アイソレー

電力効率が低下したり、隣接チャンネル妨害波などのタの基本構図を 図 6.5 に示す。直流磁界が印加された不要な信号が発生したりする弊害が起こる。アイソ

フェライト上に互いに 120°の角度をなした中心電極がレータは順方向の信号は通過させるが、逆方向の信号

電気的に絶縁されて重ね合わさった構造となっている。

は遮断する機能を有しているため、アンテナのインピーダンス変動に対して実効的な負荷変動を小さくすることができる。アイソレータは主に携帯電話内部のRF 部に使われる。一般的な RF 部の回路ブロック図を 図 6.3 に示す。

図 6.5

集中定数型アイソレータの基本構成 4）

アイソレータ用マイクロ波フェライトに要求される性能としては、
1）磁 気的損失が小さいこと。すなわち材料定数⊿ H（強磁性共鳴半値幅）が小さいこと。
図 6.3

携帯電話のＲＦ部のブロック回路図 4）

アイソレータの基本動作は 図 6.4（a）に示す 3 ポー
トサーキュレータで説明される。

2）飽和磁化の温度係数がバイアス用磁石の温度係数に近いこと。
などがあげられる。1）は 1W 程度の比較的高電力の高周波信号を通過させるので挿入損失を小さくして

図 6.4（b）はサーキュレータの一つのポートに終端

フェライトの発熱量を小さくする必要があるからで抵抗を接続したものであり、アイソレータとして動作ある。2）の理由は以下のとおりである。外部磁界がし、負荷側からの反射波を送信側であるポート①へは印加されたフェライトに外部磁界と直交する高周波磁伝送させない機能をもつ。

界を印加した場合、フェライトの円偏波透磁率μ±はフェライトの飽和磁化（Ms） と内部直流磁界（Hin）

フェライト技術の系統化

171

に影響される。そこで、磁石の残留磁束密度の温度係

一般に、電源装置を小型軽量にするためには、処理数とマイクロ波フェライトの温度係数を揃えることに周波数を上げた方が有利である。しかし実際にはいより相対的の温度変化に対して電気特性を安定化させ

ろいろな制約があるので、現在は 500 ｋ Hz 程度までる必要がある。

の高周波化が実現するものと考えられている。図 6.6以上の理由によりアイソレータ用マイクロ波フェラ

は高周波電源の中で最も一般的なスイッチングレギュ

イトには一般的には YIG（イットリウム・アイアン・レータ（フォワードコンバータ方式）を例にとり、高ガーネット）が用いられる。YIG は⊿ H が小さく、かつ、

周波化および小型化の推移を示したものである。この組成比を選ぶことにより飽和磁化の温度係数を制御でような高周波化が実現できた最大の理由は、高周波電きるからである。

力損失の少ないフェライトが開発されたことにある

携帯電話は、
伝送速度の高速化と機能の増加により、部品点数や消費電流が増加する傾向にある。また、使が、これには、前述の弱磁界における磁気損失の問題とは若干異なる事情があることを次に述べる。

用する周波数帯を従来の 2 バンドから 3 バンドに変更

ここで用いられるフェライトは比較的強い磁界中ですることも検討されており、部品点数がますます増加

動作するので、一般の用途に比べて磁気損失が著しくする傾向にあるこのような状況から携帯電話の RF 部

増大するところに最大の問題がある。このためにこれに使用されるアイソレータは小型低背、軽量化、消費を高周波電力損失あるいはパワーロスと呼び、またこ

電流低減に貢献できる高性能の要求がますます強くなれを低減するために開発された一群のフェライトをパると予想される。今後、基本構造の見直し、フェライ

ワーフェライト（大電力フェライト）と呼ぶことがあ

ト部の高精度電極形成技術やセラミック多層基板の特る。ここではまず、高周波電源用磁心としてのフェラ徴を生かした構造設計などにより、アイソレータのさイトの特徴を要約する。次いで要求特性の主なものに6）

ついて述べる。

らなる小型低背・高性能が期待される。

一般にトランスを正弦波で駆動すると、磁束密度Ｂ

6.4 大電力応用

は次のように表わされる。

7）7Ｂ =（Ｅp/4.44 NpA）×10［mT］

商用周波数（50 また 60 Hz）で使われる一般電源

ここにＥ p は 1 次側印加電圧［Ⅴ］、Np は一次側巻用磁心には、従来からケイ素鋼板が用いられており、線数、A は磁心断面積［cm2］、
 は周波数［Hz］である。

フェライトが用いられることはなかった。飽和磁束密したがって  を高くすればＢ は小さくてすむことに度が低いという弱点があったからである。
しかし近年、なり、フェライトのＢ が低いという弱点はこのこと

エレクトロニクス機器の普及に伴って、電源の小型化

によって一部補われることになる。またトランスの設への要請が強まり、電力変換部の周波数を高周波に上計上許される範囲のＢ に対しては、NpA の値を小さげて処理する、いわゆる高周波電源方式が急速に発展くすることもできるので、トランスの小形化の可能性してきた。フェライトはこのような技術的背景のもとが出てくる。フェライトが高周波電源用磁心として見で見直されるようになり、今や電源分野においても不直されてきた理由もここにある。

可欠な材料となっている。

高周波大電力用フェライトの最大の用途は現在のところプロトンシンクロトロンである。プロトンシンク
ロトロンはよく知られるように代表的な巨大加速器であり、陽子を長大な真空の環状パイプ（直径１km に小型化（体積比）

及ぶ）内で周回させて、最終的にほぼ光速度に等しい
高エネルギーとする装置である。陽子を加速するのには陽子の速度に見合った周波数をもつ（陽子がパイプを周回して再びその位置に来たときにつねに加速側位相であるように）高周波の高電圧が用いられるが、陽子が速度を増すとそれにしたがって周波数を上げていかなければならない。そのために L 素子としてフェライトを使った LC 共振器をつくりこれに高圧発生を
1）1㧕
図 6.6ࠬࠗ࠶࠴ࡦࠣ㔚Ḯߩ㜞๟ᵄൻߩㆊ⒟スイッチング電源の高周波化の過程
࿑ 6.5

受持たせて、その L を直流バイアスで減少させて共振周波数を上げるという方法が一般に用いられてい172

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.13 2009.May

る。ここではフェライトは高い加速電圧を得る必要と磁気歪の逆効果として、強磁性体を歪ませると主に装置のコストパフォーマンスを極限まで追求する結果

磁気異方性が変化し、これに伴って透磁率などが変わかなり厳しい使用条件が課せられる。

る。このことを利用して歪や応力のセンサにも用いら

高周波加速器の構造を 図 6.7 に示した。フェライれる。

ト は 大 形 の リ ン グ 状（ 外 径 20 ～ 50cm、 内 径 10 ～磁気歪振動子の構造は、大きく分けて 図 6.8 に示30cm、厚さ 2.5cm 程度）のものを数十枚重ねて用いす角型と環状の２種類となり、それぞれの機械的共振る。１基のプロトンシンクロトロンには数十台パイプ

周波数は次のようになる。

に沿って配置されている。フェライトの特性に対する½½
f =（ E /ρ）/ 2 l（角型）、f =（ E /ρ）/ 2πR（環状）要求は、まず高いＢr  における損失が小さいこと、次

ここに、E は Young 率、ρ は密度、l は角形振動

いで同一バイアス電流に対するμ 変化率（バイアス子の振動方向の長さ、R は環状振動子の平均半径であ感度）が高いことである。ただし後者はμ値そのものる。外部から電気的に励振する場合、この共振周波数に大きく依存するから材質設計上の自由度はそう大と一致させないと、十分大きな振動を得ることはでき

きくはない。損失は高周波加速器の出力電圧を同一ない。そこで、発振できる超音波の振動数は試料寸法とした場合フェライトの μ、Ｑ、
 の積に反比例するで定められることとなり、あまり高い周波数も低い周から普通 μＱ  をこの目的のフェライトの figure of

波数も発振はできず、数 kHz から 100kHz に制限さ

merit に用いる。
従来のフェライトではＢr  20G 程度れる。磁気歪の大きさは磁化の向きを逆にしても変わ10に過ぎなかったが、鉄不足型

らないので、消磁状態で微小振幅の励振をしても磁気Ni-Zn-Co 系フェライトが実用化されるようになって歪振動は発生しない。そこで、図 6.8 のような構造のでμＱ  は約 1 × 10

10

Ｂr  100G 程度でも 3 ～ 10 × 10 の値が得られるよう1㧕
࿑ 6.5 8）ࠬࠗ࠶࠴ࡦࠣ㔚Ḯߩ㜞๟ᵄൻߩㆊ⒟になった。

場合には、巻線に直流の電流を重ねる必要があるし、別に永久磁石を挿入して磁気的にバイアスを与える方法もある。

バイアス磁石巻線

巻線（a） 角型フェライト振動子（バイアスクマグネット付）

図 6.8
図 6.7

プロトンシンクロトンの高周波加速器 8）6.5

磁歪応用 9）（b）

環状成層振動子

磁気歪振動子の構造 9）࿑ 6.6 ࡊࡠ࠻ࡦࠪࡦࠢࡠ࠻ࡦߩ㜞๟ᵄടㅦེ 8㧕磁気歪振動子材料の最も大切な特性は、磁気的に加えられたエネルギーがどれだけ弾性エネルギーに変換
されるかにあり、この割合を通常 k2 として、k を電気機械結合係数あるいは磁気弾性結合係数と呼んでい

磁歪〈磁気歪〉現象とは強磁性体を磁化したときにる。k は一般に％で示される。歪センサとしての逆の磁性体の外形が変形することを言う。この現象は工業応用の場合にも、やはりこの電気機械結合係数が最も的には電気音響変換素子、すなわち磁気歪振動子とし大切な材料特性となる。すなわち、k の値は磁気歪振て、超音波の発生に古くから利用されている。いくつ

動子の能率や感度に関係のある最も重要な量である。

かの装置の例をあげると、ソナー（音響測深器、魚群

k2 はバイアス点近傍における歪の変化率に比例する探知機を含む）、超音波洗浄・乳化・分散・殺菌・機のは当然として、その点での可逆透磁率にも比例する

械加工機などである。ここで言うソナー（Sonar）とは、

ので、いくら磁気歪定数の大きい材料でも磁気的にソSound Navigation and Ranging の略で、水中パルス

フトでないと使用できない。換言すれば、結晶磁気異の反響を利用した探知や測距、測角を行なう装置であ方性が 0 で、磁気歪定数の大きい材料でなければならる。

ない。この意味では、もともと結晶磁気異方性の存在

フェライト技術の系統化

࿑ 6.7 ⏛᳇ᱡᝄേሶߩ᭴ㅧ

9㧕

173

しないアモルファス材料は大変に有望である。振動子

ネルギーを機械エネルギーに変換する装置である。磁材料では、振動による応力が非常に大きくなって破壊

界は電磁石で発生させることもできるが、永久磁石はに至ることもあり、機械的強度が大きいことも欠くこエネルギーを加えなくても磁界を発生し続けるため、とのできない重要な特性となる。

永久磁石を利用することでモータの効率を改善するこ

従来、磁気歪材料としては Ni や AlFe 合金が使用とができる。図 6.9（a）に小型モータ用フェライト磁されていたが、これらは高価な上に絶縁薄層に成形し石の例を示した。
磁石は 図 6.9（c）のようにモータ内なければならないので製造が困難といった難点があっ

部に組み込まれる（図はブラシ付き DC モータの例）。

た。これに対してフェライトでは、Ni フェライトお磁石の性能は磁力の強さを示す残留磁束密度 Br とよびこれを主体とする混合フェライトが、大きな電気

外部磁場に対する安定性を示す保磁力 HcJ により表わ

機械結合係数を示す。Cu フェライトを加えるのは、される。モータの動作中、磁石はコイルが発生する逆Ni フェライトの焼結温度を下げるためのものであり、磁界にさらされるため、HcJ が低いと減磁という磁力

これに Co フェライトをわずかに加えると結晶磁気異の低下が起きてしまう。この減磁の起こりやすさは磁方性が 0 となって、電気機械結合係数を極大にするこ石の形状にも関係し、薄肉化するほど減磁しやすくなとができる。

る。HcJ が高ければ減磁は起こりにくいため、磁石を

表 6.2 は、これらの主な磁気歪材料の諸特性をまとめて示したものである。
表 6.2

薄肉化することが可能となり、モータ径を小さくする㧕⴫  ࡈࠚ࡜ࠗ࠻⏛⍹ߩ⏛᳇․ᕈߩ଀



ことができる。一方、Br が高ければ磁石が発生する

主な磁気歪材料とその特性 9）磁束量が多くなり、モータの高トルク化に寄与する。
トルクを同等とするのであれば、モータ長を短くできる。つまり磁石の性能が高ければ、モータの高性能化、小型・軽量化が可能となる。

6.6 磁石応用
フェライト磁石は Fe と Sr あるいは Fe と Ba の複合酸化物である。フェライト磁石は NdFeB に代表さዊဳࡕ࡯࠲↪ࡈࠚ࡜ࠗ࠻⏛⍹ߩ଀ 13 13）
図 6.9࿑ 6.8
小型モータ用フェライト磁石の例
㧕

れる希土類金属磁石と比較すると発生できる磁力は弱いが、高いコスト・パフォーマンス、化学的安定性と一般に広く使用されているフェライト磁石は六方晶

いった特長を有している。フェライト磁石は小型モー系の Sr フェライト SrFe12O19 または Ba フェライト

タ用として広く使用されているが、特に自動車分野に

BaFe12O19 である。1951 年に Ba フェライトが開発さおいてはフェライト磁石の特長が低コストと信頼性のれ 10）、1966 年にはより特性の高い Sr フェライトが発両立というニーズと合致しており、フェライト磁石を表された 11）。フェライト磁石は酸化鉄を主原料とす用いた小型 DC モータが数多く利用されている。

るため安価であるという特長がある。

フェライト磁石の高性能化はその特性の理論値の制

図 6.10 に現在広く用いられている永久磁石材料と約から一時期、限界が囁かれていたが、1997 年、La ドー

部品を示した 12）。一口に小型モータと言っても様々

プ Sr 系フェライト磁石の開発によりその壁が打ち破な用途、性能、サイズのものがある。磁石はその目的られた。これを契機にフェライト磁石の性能はさらににあったものが使われており、主に磁気特性、コスト、向上し、モータ設計技術の向上と相まって小型モータ

信頼性のいずれを重要視するかを基準に選定される。


のダウンサイジング、高性能化が進んでいる。

コストは高くも高性能化や小型化が追求される用途にモータは磁気的な吸引力と反発力を利用し、電気エ174

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.13 2009.May

は NdFeB 焼結磁石や NdFeB ボンド磁石が用いられる。一方、フェライト磁石は主に低コストが要求されト磁石の高性能化はいかに特性を Sr フェライトの理る用途に用いられる。

論値に近づけるかというものだったからである。

フェライト磁石には酸化物であるため化学的な安定

そのような状況の中、1997 年にブレイクスルーが性に優れるという別の特長もある。低コストと信頼

成し遂げられた。Sr フェライトに La と Zn を複合的性の双方が要求される自動車用モータのニーズに小型に含有させることで飽和磁化と異方性磁界（それぞれの DC ブラシ付きフェライト磁石モータが合致しておBr と HcJ の理論上の限界値） を改善できることが明り、自動車用小型モータの多くにフェライト磁石が使らかとなった 14）。その後 La-Co 含有 Sr 系フェライト

用されている。

も開発された 15）。この LaCo 系や LaZn 系 Sr フェラ

Sr フェライト磁石の特性例を 表 6.3 に示す 13）。
モー

イト磁石は 1999 年に工業化され、モータ設計技術のタの用途・設計に応じて必要とされる Br や HcJ の値

進歩と相まってモータの小型・軽量化、高性能化がさが異なるため、同一グレードでも異なる特性バランス

らに進んだ。LaCo 系フェライト磁石の開発はその後の材質が用意されるのが普通である。表にも見られるも続けられ、最近では Br 470mT、HcJ 380kA/m といっとおり一般に Br と HcJ は相反関係にある。

た高性能の磁石が発表されている 16）。フェライト磁石を使用した小型モータは今後、一層の小型・軽量化、高性能化が進むものと期待される。
〈参考文献〉
１）平賀貞太郎、奥谷克伸、尾島輝彦：“フェライト”、
丸善 P88（1986）２）七條祐三、佐藤斉：“フェライト”、日刊工業新聞
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３）後藤英一：電気通信学会電子計算機専門委員会（1954-07）
４）児玉高志：セラミックス Vol.41P634（2006）５）F. J. Bertaut and Forrat ：Compt. Rend., Vol.242
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７）文献 1）、P109（1986）
８）横 山 弘 毅、 広 瀬 順 夫、 千 葉 脩： 東 芝 レ ビ ュ ーVol.25 P1386（1970）９）桜井良文、金丸文一 共編：“磁性材料セラミック

12）
図 6.10 ࿑ 6.9
代表的な永久磁石材料と部品ઍ⴫⊛ߥ᳗ਭ⏛⍹᧚ᢱߣㇱຠ 12ス”、オーム社 P183（1986）

㧕

表 6.3

フェライト磁石の磁気特性の例

13）

10）
J. L. Went, G. W. Ratenau, E. W. Gorter and G.
W. van Oosterhout ：Philips Tech. Rev. Vol.13
P194（1951）
11） A. Cochart ：J. Appl. Phys. Vol.13 P1112（1966）

12）住友特殊金属三十年史（1995）
13） 増澤清幸：セラミックス誌 Vol. 42 P798（2007）14）田口仁、武石卓、諏訪建一郎：日本応用磁気学会
誌 Vol.21 P901（1997）15）Y. Ogata, Y. Kubota, T. Takami, M. Tokunaga

市場要求を背景に組成技術、粉砕技術、微細構造制御技術などを駆使して高性能化が進められた結果、1990 年代半ばにはフェライト磁石の特性は工業ベー

and T. Shinohara：IEEE Trans. Mag. Vol.35
P3334（1999）16）長谷川統久：FC レポート Vol.26P83（2008）

スにおいてはほぼ飽和してしまった。従来のフェライ

フェライト技術の系統化

175

7 フェライトの特殊な応用
Device）を用いた実装技術で、プリント基板上につ7.1 積層チップインダクタ

くられたランドと呼ばれる導体パターンに、電子部品

1）を直接載せてはんだ付けする。スルーホールを必要と積層チップインダクタは、1970 年代後半から急速な電子機器のポータブル化による実装部品への小型軽量化の要求を背景に、画期的な工法技術と材料技術開発により 1980 年代初めに商品化された。

しないことから、部品実装密度が大幅に増大し、基板の小型化、電子機器の小型化が大幅に進んだ。
受動部品では、コンデンサ、抵抗から SMD 対応が進められた。しかし、インダクタは、フェライトなど

インダクタ（コイル）図 7.1 は、フェライト、セラミッのコアに巻かれた導体に電流を流すことにより発生すクスなどのコアに巻かれた導線に電流を流すことによりる電磁気の作用を利用するという原理のために他の受発生する電磁気の作用を利用したインピーダンス素子で動部品に比べ構造が複雑になるので、SMD 対応は比ある。この原理のためにコンデンサ、抵抗など他の受動部

較的遅れていた。

品に比べ構造が複雑となり、SMD 化は比較的遅れていた。

1980 年代にインダクタの SMD 対応の一つの手段として、積層工法を用いたインダクタ（積層チップイン
ダクタ）が開発された。それ以降、現在でも多くの電子機器で使用されている。
積層チップインダクタは使用周波数帯域により、
表 7.1に示すように磁心材料にフェライトを用いる場合とガラ
スセラミックスを用いる場合とにより分けられる。前者の積層フェライトインダクタは、材料の高周波損失が大きいため、対応周波数が数 MHz から数百 MHz 帯域で使用される。チョークコイル用途、マッチング回路、フィルタ回路、コンデンサと組み合わせて共振回路などに用いられる。磁気シールド構造により高密度実装が可能で、Q も高く、機器の小型・軽量化に最適なインダクタである。形状としては、1005 形状（1.0 × 0.5mm）、1608 形状
（1.6 × 0.8mm）、2012 形状（2.0 × 1.25mm）がある。

図 7.1

積層チップインダクタ

2）

表 7.1

積層チップインダクタの種類 2）

積層チップインダクタは、ワイヤの巻線を一切用いず、フェライトと導体材料をミクロンオーダで積層するという積層集積技術を駆使して、超小型 SMD を実現した。機械的巻線が一切なく、積層パターンのファイン化が行えば、小形化が可能であるという大きな利点があり、小型、軽量化に向いている。
1980 年代初め、ポータブルラジオ、ヘッドフォン
ステレオから採用が始まり、現在でも携帯電話などでも広く採用されている。
1970 年代後半にワイシャツのポケットに入るポー
タブルラジオが発売された。産業用、軍事用電子機器
でしか用いられていなかった表面実装という部品実装
技術が、このポータブルラジオの発売を契機に、一般

176

民生電子機器でも広く使われるようになった。表面実

積層フェライトコイルの長所としては、磁気シール

装技術とは、表面実装部品（SMD : Surface Mounted

ド構造であること、直流抵抗 Rdc が低いことがあげら

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.13 2009.May

れる。また、電極が磁性体フェライトの内部に封じ込

積層チップインダクタの製造プロセスを、図 7.3 にめられているので、磁気シールド型（閉磁路構造）と示す。積層チップコンデンサの製造プロセスに似ていなっている。したがって、部品どうしのクロストーク

るが、大きく異なるのが、ビアホール加工である。

が少なく、高密度実装に最も適した構造となっている。
後者の積層セラミックスチップインダクタは、高周波損失の小さい低誘電率セラミックスを用いているため、 数 百 MHz か ら 数 GHz で使用することがで き る。
これほど高い周波数では、コア材としてフェライト磁性体材料を使用できず、高周波特性に優れた誘電体セ
ラミック材料を用いる。誘電体セラミック材の中に３次元的に内部導体を構成することで、極少チップ形状の積層チップインダクタを実現している。携帯電話の小型・軽量化とともに、チップ形状の小型化は急速に進んでおり、すでに 0402 形状（0.4 × 0.2mm）という

࿑ 7.3 ⵾ㅧࡊࡠ࠮ࠬ 1㧕

極少形状品のマスプロ化が行われている。0402 形状積層チップインダクタの写真を 図 7.1 に示す。しかし、
図 7.3

需要の主流は、まだ 0603 形状であり、同形状でインダ

製造プロセス 2）

クタンス値は 1 ～ 100nH まで系列化され商品として取りそろえており、鉛フリーはんだにも対応している。

積層チップインダクタの場合、内部電極を３次元的積層フェライトコイルと積層セラミックコイルの電に螺旋状に構成する必要がある。そこで、シートにビ気的特性の違い、製品ラインナップを、それぞれ 図

アホールを開けて、上下方向の導通を確保する。ビア

7.2、表 7.2 に示す 2）。

ホール形状は、レーザ照射による方法が主流である。

⴫ 7.3㩷 䊐䉢䊤䉟䊃ᴺ䈱ಣℂലᨐ䈮䉋䉎ಽ㘃 10䋩

内部電極材質は、銀 Ag を用いるのが一般的である。
Ag は導電率が高いので、銅損を低く抑えることができ、Q を高めることができる。
Ag の融点は 962℃である。したがって、内部電極として Ag を用いるためには、焼成温度を 900℃以下
にする必要があり、その温度で焼成できるフェライ
ト材、セラミック材が開発された。一般にフェライト磁心としては比抵抗が大きく高周波損失の小さい
NiCuZn フ ェ ラ イ ト が 用 い ら れ る。 し か し、NiCuZn
フェライトの焼成温度は 1100℃前後のため、Ag の融点より低い 900℃以下で緻密な焼結が可能な材料技術が要求されており、製造条件を適切にすることにより
図 7.2
表 7.2

電気的特性

2）

積層チップインダクタのラインナップ 2）可能となった。
積層フェライトコイルは、DC-DC コンバータ用途の電流対応チョークコイルの用途が多くなってきている。電流対応のために、フェライト材料の開発、耐電流対応の積層構造の提案などが行われ、今後ともこの用途で継続して使用されると考えている。

7.2 電波吸収体

3）ディジタルメディアの急速な普及によって、電子機器から発生する各種ノイズなど電磁環境問題が深刻化している。ディジタルメディアのアンテナから発生す

フェライト技術の系統化

177࿑ 7.5㩷 ⥶ⓨ䊧䊷䉻䊷னㅧ㒐ᱛ↪䊐䉢䊤䉟䊃㔚ᵄๆ෼૕ 4䋩
࿑ 7.5㩷 ⥶ⓨ䊧䊷䉻䊷னㅧ㒐ᱛ↪䊐䉢䊤䉟䊃㔚ᵄๆ෼૕ 4䋩

る電磁波だけでなく機器内部の電子回路のインピーダ
ンス不整合による輻射ノイズなどもその一因である。
表 7.4 各種単元フェライトと鋳造マグネタイトの諸特性 12）
そこでこのような電磁波対策として複合フェライト材

料を利用した各種ノイズ対策部品が開発されている。
複合フェライトは、従来の焼結フェライトでは実現できなかった UHF 帯以上の周波数帯域において自然共
鳴による磁気損失が得られるため近年電波吸収体と࿑ 7.6㩷 TV 䉯䊷䉴䊃㒐ᱛ↪䊐䉢䊤䉟䊃㔚ᵄๆ෼૕ 4䋩
࿑ 7.6㩷 TV 䉯䊷䉴䊃㒐ᱛ↪䊐䉢䊤䉟䊃㔚ᵄๆ෼૕ 4䋩

して多用されている。現在フェライト電波吸収体は、
TV 放送、各種無線および各種レーダーなどの通信分
野、電気電子機器のノイズ対策やノイズ評価の EMC

図 7.6

試験分野で実用化され発展してきている 4）。

TV ゴースト防止用フェライト電波吸収体4）

図 7.4 に示す EMC 試験用電波暗室では、フェライ
ト電波吸収体と誘電損失体を組み合わせた複合電波吸

フェライト電波吸収体は、酸化鉄（Fe2O3） と２価

表 7.5 各種電極材の溶出量 EMC 試験用電波収体が実用化されている。今日ではの金属酸化物 MⅡO （NiO, ZnO など） を混合し、千暗室において、フェライト電波吸収体は欠かせない存

数百度の高温で焼結した固体であって、化学式は MⅡ

在となっている。その他、フェライト電波吸収体の実

O･Fe2O3 であり、タイル形状などに加工して用いられ用化としては、図 7.5 に示す東京湾横断道路アクアラ

࿑ 7.7㩷 Ni-Cu-Zn ♽䊐䉢䊤䉟䊃㔚ᵄๆ෼૕䈱㔚ᵄๆ෼․ᕈ 4䋩
る。フェライト電波吸収体の物理的性質は、外装磁器

イン換気塔により発生する航空レーダーの偽像障害対タイルと類似の性質を示す。このため、外装磁器タイ

策や、図 7.6 に示す東京都庁舎のような超高層ビルにル同等に化学的安定性があり、複素比透磁率の経年変よる TV 放送波の反射障害（TV ゴースト障害）対策

化が少なく耐久性にも優れている。

12）などに実用化されている。

࿑ 7.7㩷 Ni-Cu-Zn ♽䊐䉢䊤䉟䊃㔚ᵄๆ෼૕䈱㔚ᵄๆ෼․ᕈ 4䋩

フ ェ ラ イ ト の 複 素 比 透 磁 率 μr ＝ μ'r － j μ" rは、 損 失 項 で あ る μ'r の 値 が VHF 帯（30MHz～4䋩࿑ 7.5㩷 ⥶ⓨ䊧䊷䉻䊷னㅧ㒐ᱛ↪䊐䉢䊤䉟䊃㔚ᵄๆ෼૕

300MHz）で大きく、また、μ'r とμ" r の周波数特性
が電波吸収体として機能する条件に合致しているため広い周波数範囲で優れた電波吸収性能を有する。代
表的なフェライト電波吸収体の２価金属の配合には、
Ni-Cu-Zn 系、Mn-Zn 系および Ni-Zn 系があげられる。
図 7.7 に代表的な Ni-Cu-Zn 系フェライト電波吸収
体の電波吸収特性を示す。EMC 試験用電波暗室においては、VHF 帯の低い周波領域で反射減衰量を大き4䋩
くでき、かつ厚さを６mm程度と薄くできる
Ni-Cu࿑ 7.6㩷 TV 䉯䊷䉴䊃㒐ᱛ↪䊐䉢䊤䉟䊃㔚ᵄๆ෼૕Zn 系フェライト電波吸収体が主流となっている。

図 7.4

EMC 試験用電波暗室 4）86

࿑ 7.7㩷 Ni-Cu-Zn ♽䊐䉢䊤䉟䊃㔚ᵄๆ෼૕䈱㔚ᵄๆ෼․ᕈ 4䋩

図 7.7 Ni-Cu-Zn 系フェライト電波吸収体の電波吸収特性 4）




4䋩
࿑ 7.5㩷 ⥶ⓨ䊧䊷䉻䊷னㅧ㒐ᱛ↪䊐䉢䊤䉟䊃㔚ᵄๆ෼૕4䋩

࿑ 7.5㩷 ⥶ⓨ䊧䊷䉻䊷னㅧ㒐ᱛ↪䊐䉢䊤䉟䊃㔚ᵄๆ෼૕

図 7.5

178

フェライト電波吸収体で特に要求される性能は、入航空レーダー偽造防止用フェライト電波吸収体 4）

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.13 2009.May

4

力インピーダンス特性である。EMC 試験用電波暗室
では、電気電子機器の放射ノイズを評価する周波数範囲が 30MHz － 40GHz と、極めて広域となることから、スペースに収めるためより薄い IC タグモジュールに

フェライト電波吸収体が単独で使用されることは稀でする必要がある。そこでこれらの課題を解決するためある。このため、誘電損失体（カーボンなどの導電性に、高透磁率の軟磁性材料がもつ電磁干渉抑制特性の材料を発泡体に混合ないしは含浸させたもの）と組み

磁気シールド効果を利用し、基板やシート状の層を合わせた複合電波吸収体が用いられている。複合電波

IC タグアンテナと金属板の間に配置する 図 7.8（b）

吸収体は、それぞれの損失材料のインピーダンスマッの構造が考えられた。この構造では入射磁束は透磁率

チングが重要となり、30MHz － 300MHz 程度の低周材料の層内を通り端面からリターンするため、金属部

波領域ではフェライト電波吸収体が、300MHz 以上

品に貼付しても通信は可能となる。

の高周波領域では誘電損失体が効率よく電波を吸収す
るように設計されている。したがって、フェライト電波吸収体の入力インピーダンス特性は非常に重要となる。
RFID は ID 情 報 を も つ タ グ（IC タ グ ） に よ る 近
距離無線通信システムで、膨大な情報量を瞬時に処理できるため流通や履歴管理に利用される 5）。使用
さ れ る 周 波 数 は、 電 磁 誘 導 方 式 の HF 帯（135KHz、13.56MHz） と 電 波 方 式 の UHF 帯（860MHz ～960MHz, 2.45GHz）があり、必要とされる通信距離やシステムコストによって使い分けられている。また、
IC タグに電池を内蔵しないパッシブ方式と内蔵する
アクティブ方式にも分類できる。前者の通信距離は数mm － 数 m 程 度 と、 後 者 の 10m － 100m に 比 べ 短 い
ものの、小型化でき安価でなおかつ電池の交換が不要࿑䉺䉫䉝䊮䊁䊅䈫⏛᧤䈱䉟䊜䊷䉳5）5䋩
図7.8㩷
7.8 IC
IC タグアンテナと磁束のイメージなため長期間使用できるという特長をもっている。現
在の主流はコストや法的届出の不要な 13.56MHz のパッシブ方式のシステムであり、今後も各分野に広磁気シールド効果をもつシートとしては、金属磁性

がっていくと予測される。身近なものでは「Suica」

粉とバインダーから構成されるものが知られており、や「PASMO」 の 非 接 触 IC カ ー ド シ ス テ ム に 採 用 さ

柔軟性があることから磁気シールド以外にもノイズ抑れており、JR・私鉄・バスで利用されている。また「Edy」

制シートとしてなど多方面で使われている。ソフトなどの電子マネー機能も併せ持つことでその利便性はフェライト焼結体は、金属磁性粉混練シートに比べ損拡大し、カード形態のみならず、Felica 対応携帯電失が低く透磁率が高いことからさらに優れた磁気シー

話「おサイフケータイ」にも普及したことから我々のルド効果が得られ、IC タグの通信距離を長くできる

生活に必要不可欠な技術となりつつある。

材料として注目されそのニーズが急速に増えている。

13.56MHz 通信の原理である電磁誘導方式とは、IC
タグとリーダーライターのアンテナコイルを磁束結合させて信号を伝達する方式である。ただ通常の IC タ
࿑ 7.9㩷6）ゲ䉲䊷䊦䈱᭴ㅧ଀ 6䋩

7.3 磁性流体

グは自由空間内で用いることを前提に設計されている

磁性流体は、強い磁気感応性と液体の流動性とをため、金属部品に接する場合、図 7.8（a） のように、併せ持つ複合材料である。強磁性体の超微粒子（直受信時の入射磁束で励起された IC タグアンテナの導径 10nm）の表面を界面活性剤の単分子層でコート

電ループコイルに流れる電流の方向に対して、隣接す

し、液体に分散させたコロイド溶液である 7）。すなわ

る金属部品側にそれとは逆方向の鏡像（イメージ）電ち、磁性流体は約 10nm 程度の強磁性微粒子の表面を流が発生するため磁束が打ち消され、通信距離が短く

オレイン酸などの界面活性剤で被覆して、水や油などなったり作動しなくなる現象が起こる。例えば携帯電の液相中に安定に分散させたものである。通常の重力話などの小型機器に搭載する場合は必然的に高密度実や磁界で凝集・沈降が起こらず、見かけ上強磁性を示装となるため、プリント基板などの金属部品と隣接さす液体としてふるまう。その磁気特性は超常磁性的なせて設置せざるを得なくなるとともに、限られた設置挙動を示し、磁化曲線はヒステリシスを示さない。強フェライト技術の系統化

179磁性微粒子として、Fe3O4、多元スピネルフェライト

でに実用化されているのは、のような酸化物系軟磁性材料と、Fe、Co、Ni のような金属系磁性材料が研究されてきたが、化学的安定性、量産性、経済性などの点で酸化物系磁性材料（特に Fe3O4）が優れており、これが実用化されている。
Fe3O4 の合成は湿式法によって行われる。Fe2+ : Fe3+
が 1 : 2 のモル比になるように調整した硫酸塩水溶液に過剰のアルカリ（NaOH）を加えた後，60℃程度に
図 7.9

加温して粒子を成長させる。原液濃度、pH, 液温、反応 時 間 な ど を 制 御 す れ ば、 約 10nm の Fe3O4 微 粒 子を懸濁するスラリーが得られる。このスラリー中へオ

軸シールの構造例 6）（１）輸血血液の検査～ HIV ウイルス、肝炎ウイルスのスクリーニング

レイン酸ソーダの水溶液を添加すると、Fe3O4 の表面（２）MRI（磁気共鳴画像診断）造影剤～癌診断

が親水性なので、オレイン酸イオンの親水基（カルボであり、（１）は（in vitro）での使用、（２）は市販

キシル基）が内側に、親油基（鎖状炭化水素基）が外されてる製剤であり、薬事法で体内（in vitro）で使側になるように、オレイン酸イオンが Fe3O4 表面に用することが承認されている。また、研究段階にある

吸着される。Fe3O4 表面に一層だけオレイン酸イオンのが、を吸着させた粒子は親油性になる。オレイン酸イオン（３）温熱治療（ハイパーサーミヤ）の添加量が多いときは第 2 層が形成される。第 2 層は（４）薬剤輸送（ドラッグデリバリ）

親油基を内側に、親水基を外側にして吸着されるのなどである。これらの用途では、外部から印加した磁で、2 層吸着した粒子は親水性になる。共存する塩類場により分離や輸送が可能、磁気緩和損失やヒステリを水洗除去した後、脱水、真空乾燥すれば表面処理しシス損失による発熱など、磁性に起因する効果に加え、た Fe3O4 粒子が得られる。

表面効果や反応効率が大きいというナノ物質の一般的

磁性流体を大別すると溶媒に水を用いた水ベース磁な性質が応用される。

性流体とケロシン、エステルなどの有機溶剤を用いた
油ベース磁性流体になる。溶媒は磁性流体の用途に対応して、粘性、耐熱性（蒸発性、酸化性、可燃性）、

8）

毒性などの項目を考慮して選定される。前記の表面処

一般の電気機器に用いる磁性材料は、その使用温度

理済粒子を溶媒中に分散させると磁性流体になるが、領域で磁気特性の変動しないものが望ましいが、反その分散を完全に行わないと、良好な磁性流体は得ら

対に一次および二次の磁気相転移の現象が使用温度域れない。分散不良は磁性体粒子の凝集沈降など好ましにある磁性材料では、わずかの温度変化により温度対くない現象をひき起こすので、遠心分離などによっ磁化の関係が急変し、この特性を利用すれば温度センて、分散不良の粒子を完全に除去しておくことが望まサとしての利用が可能となる。特にこのような磁気温

しい。

度センサは磁気特性変化を種々の方式で検出できるた

磁性流体の応用は力学的性質の応用から物性の利用

め、高性能の磁気センサを作製することができる。磁へと発展しつつあり、近年、磁性流体の特異な物性に性材料には、フェライト、金属磁性材料、薄膜などい着目して、センサ、ダンパ、プリンタ、潤滑、医療、ろいろあるが、ここでは現在実用化が進んでいるフェ比重差選別、表示装置、冷却媒体、回転軸シール、磁ライト応用の感温フェライトについて述べる。

気記録現象などへの応用が試みられているが、現在最温度変化により比較的低い温度領域でその磁気的も進んでいるのは回転軸シールである。図 7.9 に示す

特性を変えるフェライトとしては、Mn-Cu 系、Ni-Zn

ように、回転軸の外周に永久磁石とポールピースを配系、Mn-Zn 系がある。いずれもキュリー温度におい置して、回転軸とポールピースの間に生じた磁界で磁てその強磁性を失う、いわゆる磁気二次相転移の現象

性流体を固定することによって回転軸をシールする構を示す特性のものである。キュリー温度も－ 20℃よ造になっている。特に粉塵を嫌う精密機器の軸シール

り 150℃近傍のものまでが容易に得られており、この方式として賞用されている。

うち実用化されているのは Mn-Zn 系フェライトであ

磁性流体の関連でナノフェライト粒子が期待される応用分野は医療分野で、診断・治療に利用される。す180

7.4 感温フェライト

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.13 2009.May

る。Mn-Zn 系フェライトの飽和磁束密度と透磁率の温度変化を 図 7.10 に示す。


࿑ 7.9㩷 ゲ䉲䊷䊦䈱᭴ㅧ଀ 6䋩（２）フェライトは周波数特性を有したインダクタン
ス素子である。
（３）キュリー温度近傍での特性が急変するので、わずかの温度変化で大きな出力変化が得られ、温度検出感度が優れている。
（４） 熱入力に対する磁気特性変化として、飽和磁束値、保磁力、透磁率など多種の出力を得ることができる。
感温フェライトの代表的な応用例は 図 7.11 のリードスイッチである。

図 7.10 サーマルフェライトにおける磁気量の温度特性 8）

࿑ 7.10㩷 䉰䊷䊙䊦䊐䉢䊤䉟䊃䈮䈍䈔䉎⏛᳇㊂䈱᷷ᐲ․ᕈ 8䋩

図 7.11

࿑ 7.11㩷 䉰䊷䊙䊦䊥䊷䊄䉴䉟䉾䉼䈱േ૞⺑᣿ 8䋩

サーマルリードスイッチの動作説明 8）

フェライトを温度センサとして利用する場合には、

7.5 フェライト化反応の廃水処理への応用

図 7.10 に示した温度対磁気量の特性と、熱入力に対9）する動的な応答特性とを分類して考え、これを併せて用いることが必要である。すなわち工場などから排出される廃液中の重金属イオンによ（１）磁気特性の利用についての分類

る公害は、大きな社会問題となっており、厳しく規制さ① 飽和磁束密度 Bm の温度依存性

れているが、重金属イオンの種類によっては、通常の② 保持力 Hc の温度依存性

廃水処理方式では除去率が不十分なことがある。例え③ 透磁率 μ の温度依存性

ば、いくつかの重金属を含む酸性廃水にアルカリを加え、

࿑ 7.12㩷 䊐䉢䊤䉟䊃ಣℂᴺ䊐䊨䊷10䋩

（２）熱入力に対する応答についての分類

これらを水酸化物として沈殿させようとする場合、重①熱入力に対する応答の速いもの

金属の種類によっては最適沈殿条件（主としてｐH）が② 入力に対する応答の遅いもの

著しく異なり、一括処理ができないことがある。また、

上記の（１）は磁気材料固有の基礎特性であり、（２）

これらの重金属の水酸化物沈殿は、一般に非常に細か

は比熱、熱伝導率、熱放散係数など材料の熱的な性質

く、ろ過分離が困難である。さらに、これらの沈殿はに関係する項目である。

中性、酸性の水に再溶解するため、沈殿のまま投棄す

フェライトの温度センサ応用としては、熱入力が直ることができない。一方、フェライトは水に溶けにく

接に磁気特性変化に比例した出力信号として得る方式

いので、廃水中の重金属イオンをフェライトにして除と、フェライトを直接にあるいは複合磁路としてあら去することができれば、この方法は多くの利点をもつ

かじめ交流電源で励磁しておき、熱入力に比例した磁

廃水処理方式となりうる。例えば、再溶出の心配がな

気特性変化を変調された出力信号として得る二つに大いばかりか、フェライトは強磁性物質であるため、磁別される。後者は励磁電源を高周波化することにより気的に沈殿物を分離することができる。そこで、フェ少量の磁心で所望出力を得ることができるため、熱応ライト化反応を利用した廃水中からの重金属除去が考答特性のよい温度センサを作製することができる。

案された 10）。図 7.12 にフェライト法の処理を図示し

温度の計測・制御には、これまでバイメタルやサーた。重金属を含む廃水に硫酸第一鉄を加えた後、アルミスタなどの感温素子が実用化されているが、磁気材

カリによって中和し、空気酸化すれば、重金属を含有料の温度変化による磁気特性変動を利用した感温フェした強磁性沈殿物が析出するので、磁力を用いること

ライトの特長を列挙すると次のようになる。

によって処理水から沈殿物（フェライト）のみを回収（１）キュリー温度が温度基準なので温度基準値を有することができる。ただし、この方法の処理効果は廃している。

水に含まれる重金属の種類によって異なり、その結果フェライト技術の系統化

181

は 表 7.3 にまとめられている。
この中でＡ とＢ に属物を 10 mol％、Fe2 Ｏ 3 を 90 mol％と組成を一定にしする金属イオンは高濃度でない限り、フェライト法にた場合の比抵抗、耐食性、曲げ強度および耐熱衝撃特よって有効に処理できると考えられている。この方法性について比較した結果を示す。なお、鋳造マグネタの原理は、既述の共沈法と同様であり、このときの内イトにおけるそれぞれの特性についても比較のため記容は良好な原料を用いてフェライトの高性能化を図る

載した。Ni フェライトが総合的に見て優れているこことにあった。しかし上記のようにフェライト中に不とがわかる。

純物（重金属）を含有させて安定化すれば、フェライ
ト処理した廃棄物となるわけで、さらにこのフェライ

12）
表 7.4 各種単元フェライトと鋳造マグネタイトの諸特性
表 7.4 各種単元フェライトと鋳造マグネタイトの諸特性 12）ト（品質的に問題がある）を他の材料と複合したりす
れば、用途によっては再利用できるとされている。このように同じ技術でも、目的によっては全く異なる応用に結びつけられることを示したもので、注目に値す
࿑ 7.11㩷 䉰䊷䊙䊦䊥䊷䊄䉴䉟䉾䉼䈱േ૞⺑᣿
る研究成果である。

8䋩

࿑ 7.3 ⵾ㅧࡊࡠ࠮ࠬ 1㧕
表 7.5 各種電極材の溶出量 12）

表 7.5 は各種電極材料の耐食性を比較したものである。これより明らかなように、フェライト電極の溶出量は白金被覆チタン電極に比べると大きいが、グラ

図 7.12 ࿑フェライト処理法フロー
7.12㩷 䊐䉢䊤䉟䊃ಣℂᴺ䊐䊨䊷10䋩

10）

ファイト、マグネタイトなどに比べるとはるかに小さくなっている。フェライト電極は他の電極と比較し

表 7.3

10）
フェライト法の処理効果による分類
⴫ 7.3㩷 䊐䉢䊤䉟䊃ᴺ䈱ಣℂലᨐ䈮䉋䉎ಽ㘃 10䋩

て、耐食性に優れることが最大の特徴であり、さらに、溶出物の毒性、経済性などの点でも優位にあり、次のような用途に用いられている。公害防止関係で電解を利用した廃水処理や海水の淡水化が広く行われているが、難溶性アノードとしてフェライト電極が実用化されている。温水器などのタンク内面の腐食を防ぐため、
外部電源法による防食法が採用されているが、この方

本法は実験室規模の少量廃水処理はもちろんのこと、


表 7.4 各種単元フェライトと鋳造マグネタイトの諸特性
式における電位印加用のアノードとしてフェライト電

都市ゴミ焼却場の廃水処理など、いろいろな試みがな

極が使用されている。脈流電流に対する安定性は電源されている。これらは、単に公害問題の解決に寄与すの簡略化につながり、大きな効果をもたらしている。

 るだけでなく、大量の副生フェライトをもたらすだけ

86
また、電気めっき用電極としてはクロムめっき用や一に、その応用研究も含めた今後の展開が期待される。

部の静電塗装用として実用化されており、フェライト
電極の利用が拡大されつつある。しかし、フェライト

7.6 フェライト電極

11）おける触媒能が小さいことである。この場合、フェラ水溶液電解におけるアノード材料には、使用条件に

イト電極の表面に塩素過電圧の低い材質をコーティン

応じて電極触媒能が要求されることもあるが、一般にグすることにより塩素過電圧を下げることは可能であ

低い比抵抗、高い耐食性および機械的強度が要求されり、この分野への応用も期待できる。

る。電気化学工業では通常、貴金属被覆チタン、グラファ
イト、過酸化鉛、マグネタイトなどの電極が用いられてきた。高純度の原料を用い、適切な化学組成を選択し、適当な雰囲気条件下で焼成を行うことによって低抵抗
かつ、耐食性、強度の大きい、特に耐食性の点で他の電極材料に比べて非常に優れたフェライト電極材料が製造できることが明らかになり、実用化されている 12）。
表 7.4 に各単元フェライトにおいて、２価金属化合182

電極にも改良すべき問題はある。例えば、塩素発生に

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.13 2009.May

12）
表
表7.5
7.5 各種電極材の溶出量
各種電極材の溶出量 12）12）一方、変わった用途の一つに生体電極がある。これは心電図などで代表される微妙な生体電位を計測する
ときに用いる電極で、耐食性の他に安定で優れた伝導性が要求され、フェライト電極はこの種の用途に好適とされている。

６）平賀貞太郎、奥谷克伸、尾島輝彦 共著：“フェライト”P229（1986）
７） 日本電子材料技術協会編：“最新電子材料活用辞典”P83（1992）
８）一ノ瀬昇、小林哲二 共編：“センサ活用の実際”オーム社 P42（1984）〈参考文献〉

９）文献 6）P230（1986）

１）一ノ瀬昇、山本孝 編著：“積層セラミックス技術

10）辻俊郎、榊原直孝：エレクトロニクセラミクスのすべて”日刊工業新聞社（2008）

Vol.6 P57（1975 春号）

２）望月宣典：セラミックス Vol.42 P393（2007）11）文献 6）P232（1986）

３）松雄良夫：EMC No.232 P39（2007）12）青木利雄、横山効生：エレクトロニクセラミクス

４）栗原弘：セラミックス Vol.43 P217（2008）

Vol.8 P9（1977 秋号）

５）土井孝紀：EMC No.232 P50（2007）

フェライト技術の系統化

183

8 フェライトの技術発展と高機能化
年の間に急速にディジタル家電用や EMC 用への生産

8.1 フェライトの生産量の推移がシフトしている。

1）18㧕㔚ሶᖱႎᛛⴚ↥ᬺදળ㧦㔚ሶㇱຠㇱળផ⸘㧔2007㧕

（１）ソフトフェライト

19㧕ጟᧄ᣿㧦ࡈ࡞࡜ࠬ࡮ጟፒ⸥ᔨળ㧧ࡈ࡞࡜ࠬ⾨ 30 ๟ᐕ⸥ᔨ⻠Ṷળ੍Ⓜ㓸 P4

ソフトフェライトの生産統計を扱っている（社）電㧔2008㧕
子情報技術産業協会によれば、ソフトフェライトの生20㧕ห਄
੍Ⓜ㓸 P51㧔2008㧕 用フェライトコアから発展し、
産は、ブラウン管、VTR

現在は回路用小型・ＥＣＭ用・電源用コアへと用途が21㧕TDK✬㧦̌TDK60 ᐕผ̍P60㧔1995㧕
シフトしてきている。
22‫ޜ‬૑෹․ᱶ㊄ዻ✬㧦૑෹․ᱶ㊄ዻਃචᐕผ P29㧔1995㧕
図 8.1 はソフトフェライトが本格的に商品化された

23㧕ᢥ₂ 19㧕P49㧔2008㧕

1950 年から 2010 年までの生産統計を日本電子材料協24㧕ᢥ₂ 19㧕P51-53㧔2008㧕

会および JEITA のデータを基にまとめたものである。

25㧕ᢥ₂ 21㧕P129㧔1995㧕

なお、2010 年のデータは推定であり、昨今の不況を

26㧕ᢥ₂ 21㧕P43㧔1995㧕

反映して下方修正が必要かも知れない。

図 8.2
図 8.1

ソフトフェライトの生産金額推移
࿑ 8.1㩷 䉸䊐䊃䊐䉢䊤䉟䊃䈱↢↥㊄㗵ផ⒖ 1䋩



1䋩

1）
࿑ 8.2㩷 䉸䊐䊃䊐䉢䊤䉟䊃䈱↪ㅜ೎භ᦭₸ソフトフェライトの用途別占有率1）

今後は、薄型テレビ等の民生用電子機器の伸びが力

図からも明らかなように、1991 年をピークに国内強く牽引されると思われ、日系メーカは、世界的なノでのソフトフェライトの生産は減少を続けており、海イズ規制、原油高騰化に伴う省エネ対策としてのパワー

外の生産が伸びる傾向にある。国内メーカの海外シフ

エレクトロニクス分野、テレビの薄型化に対する関連トが進んでいることを示している。なお、生産統計は部品等々で、製品的にも世界をリードし、優位性を確

日本ファインセラミックス協会もまとめており、フェ保しているため、さらに拡大していくものと思われる。

ライトコアの生産額は 2006 年 89.3 億円、2007 年 71.5
億円、2008 年（見込）82.2 億円となっている 2）。

184（２）フェライト磁石

また、1991 年当時は CRT 用ブラウン管に使用され永久磁石は、希土類磁石とフェライト磁石に大別る偏向ヨーク・フライバックトランスや VTR のロー

さ れ、 そ れ 以 外 に 鋳 造 磁 石 が あ る。 磁 石 の 歴 史 はタリートランスなどが大きなウェイトを占め、それ

Alnico 磁石に代表される鋳造磁石から始まり、ス

ら AV 機器が最近のデジタル化の進展に伴い、液晶、ピーカなどの音響機器用を中心に広く使われていた。

PDP などの薄型テレビや DVD レコーダに置き換わっ

1970 ～ 1980 年代前半は、価格の安さからフェライトていったため減少を続けた。
ただし、液晶テレビのバッ磁石が圧倒的な地位を占めるようになった。1980 年

クライト用やデジタル化によるノイズ消去用としての代後半からは、その高特性を生かして希土類磁石が台用途は増加している。

頭し、現在では 80％を占めるまでに成長した。図 8.3

図 8.2 に 2000 年と 2007 年の用途別生産金額を示す。

は、ソフトフェライトの統計と同様、日本電子材料工

この表からも上記の動向が窺い知れるが、この 5 ～ 6

業会と JEITA の生産統計をベースに 1950 年から 2010

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.13 2009.May

年迄の日本の永久磁石生産の推移を示す。鋳造磁石

希土類磁石では、回転機器用（モータ用）が 45％

は、生産量が減少しているため、2007 年より統計の対と半分近くを占めている。これは上述のとおり自動車

象から外されているなお、日本ファインセラミックス

用や家電製品用モータへの採用が大きく寄与してい2）

協会の統計 では、フェライト磁石の生産統計は 2006

る。続いて通信・計測用が 40％と続いているが、こ

年 137.9 億 円、2007 年 124.7 億 円、2008 年（ 見 込 ）れは主に VCM 用である。2000 年当時は、通信・計測

124.1 億円となっている。

用が 50％を占めていたが、回転機器用が大きく伸びたため、占有率も 10％程度ダウンした。
今後の課題として、希土類磁石であるネオジム磁石
が、原料のネオジムとジスプロシウムをほとんど中国に依存しており、最近その価格が大暴騰するとともに、2007 年に中国が輸出税を導入するなど新たな問題が起きている 。
フェライト磁石では、回転機器用が 92％と大半を占めている。スピーカ用など安価な磁石から日系メーカは撤退し、その代わり、フェライト磁石でも La ドー

図 8.3

永久磁石の生産金額推移 1）

㩷 ࿑ 8.3㩷 ᳗ਭ⏛⍹䈱↢↥㊄㗵ផ⒖ 1䋩

近年、希土類磁石は他材質からの置き換わりが進む

プ Sr フェライト系のような高性能な磁石 3）にシフト
していき、自動車用のモータがその大部分を占めるようになった。

とともに、ハードディスクの駆動用モータ（VCM）や、自動車の EPS およびハイブリット車のモータに使用されるなど、ハイテク機器の部品から電動機器の省エネ対応の設計に対応して市場が大きく広がっている。それに対して、フェライト磁石は横ばい状態が続いている。

8.2 日本のフェライト産業の強み、弱み
8-2-1 中国におけるソフトフェライト産業事情 4）
最近のソフトフェライト業界は、多くの会社が海外に進出し、日本の倍以上の生産を中国で行うようになっフェライト磁石と希土類磁石の用途別シェアは 図
8.4 のとおりである。

てきた。業界の動向を調査するのに、もはや日本国内だ
け見ていては不十分な時代になってきたと言える。
このような状況を踏まえて、日本電子材料工業会（現JEITA）フェライト技術委員会では中国への調査団を派遣し、ソフトフェライトの市場・技術動向や原料の動向を調査した。ここでは中国磁性材料・部品行業
協会（CMMDA）から得られた情報をまとめた。

（a）生産推移
現在中国国内で約 100 の企業がソフトフェライトを生産しており、生産量は 1980 年の 3,500 ｔから 2000
年には 60,000 ｔと急激な増加の一途をたどっている。
この背景には、1990 年代から中国が世界の生産工場となり、日本のＴＤＫ、ＦＤＫ、トーキンおよび欧州のフィリップスや台湾企業等の海外メーカが進出したことにあり、また、中国の開放政策により急激に国内需要が増加したことにもある。1980 年からの中国でのソフトフェライトの生産量推移を 図 8.5 に示す。
中国磁性材料・部品行業協会（ＣＭＭＤＡ）の会
員企業のソフトフェライトの売上高は約 23 億元（約345 億円）、その他会員外の企業が約 32 億元（480 億円）であり、会員外企業の内訳は国営企業が 9 億元

図 8.4

࿑ 8.4㩷 ⏛⍹᧚⾰೎䈱↪ㅜ೎↢↥㊄㗵 1䋩

磁石材質別の用途別生産金額 1）28％（135 億円）、民間企業が約 12 億元 38％（約 180

フェライト技術の系統化




185

億円）
、海外企業との合弁会社が約 11 億元 34％（165

きるが、重量比約 70％をしめる Fe2O3 は特性および供億円）と思われる。
しかし、今後の中国の発展とともに、給量についての問題が、中国フェライトの発展に大き

この売上高順序は変化していき合弁会社、民間企業のな障害となっている。

売り上げ比率が増加し、国営企業は減少していくと思従来中国での酸化鉄製造方法は、Chemical 法が主われる。参考としてＣＭＭＤＡ 会員企業の 1996 年おであったが最近では Ruthner 法による酸化鉄の製造

9㧕
8.5 ਛ࿖࠰ࡈ࠻ࡈࠚ࡜ࠗ࠻↢↥㊂
よび 2000 ࿑
年の民間、国営、合弁企業の売上高を 表 8.1

も行っており、特に上海宝鋼天通磁業では宝山鋼鉄かに示す。

らの Ruthner 法による酸化鉄粉を利用し Mn-Zn の造粒粉およびコアの製造も手掛けている。
ソフトフェライト用酸化鉄の製造方法別の生産量（2000 年）は、次のとおり 50,000 ｔである。
Ruthner 法

20,000 ｔ

Chemical 法

10,000 ｔ

共沈法		

5,000 ｔ

その他の方法15,000 ｔ

また、酸化鉄の生産推移は 図 8.6 のとおりである。
࿑ 8.5 ਛ࿖࠰ࡈ࠻ࡈࠚ࡜ࠗ࠻↢↥㊂ 9㧕

࿑ 8.6 ਛ࿖ߩ㉄ൻ㋕↢↥㊂ផ⒖ 9㧕
4）
図࿑8.5
8.5 中国ソフトフェライト生産量ਛ࿖࠰ࡈ࠻ࡈࠚ࡜ࠗ࠻↢↥㊂ 9㧕9㧕4）࿖༡‫ޔ‬᳃㑆‫ޔ‬วᑯડᬺߩᄁ਄㜞表⴫
8.18.1国営、民間、合弁企業の売上高（ｂ）磁気特性

中国国内工場では電源用フェライト磁気特性は、

図 8.6

中国の酸化鉄生産量推移 4）

࿑ 8.6 ਛ࿖ߩ㉄ൻ㋕↢↥㊂ផ⒖ 9㧕

TDK 製 PC30 の同等品が生産可能である。初透磁率μRuthner 法でつくられた酸化鉄で、宝山鋼鉄のもは高い製品で 8,000 ある。また、一部の工場では9のが脱 Si を備え、ソフトフェライトに使用できるが、
⴫ 8.1 ࿖༡‫ޔ‬᳃㑆‫ޔ‬วᑯડᬺߩᄁ਄㜞 㧕

12,000 の製品が生産可能であり、PC40 同等品の生産

それはほとんど浙江天通電子へ売られており、他のも可能である。

フェライトメーカは韓国（東部製鋼（Dongbu）、三洋

i

࿑ 8.6 ਛ࿖ߩ㉄ൻ㋕↢↥㊂ផ⒖ 9㧕

9

⴫ 8.1 ࿖༡‫ޔ‬᳃㑆‫ޔ‬วᑯડᬺߩᄁ਄㜞 㧕

PC30 の 特 性 を 基 準 と し た 場 合、PC30 を 上 回 る 製

産 業（POSCO）） お よ び 日 本（NKK（ 当 時 ） 等 ） か品を A ランク品、同等の製品を B ランク品、PC30 よら購入しているものと思われる。なお、日本と韓国のり劣る製品を C ランク品、さらに、μ i が 10,000 以

酸化鉄の価格差は、40 ～ 50 ドル／ t である。

上の物を A ランク品、8,000 以上が B ランク品、8,000

中 国 の 電 子 工 業 部 が 定 め た 国 家 規 格 で あ る SJ/

以下の物を C ランク品とした場合、各々の生産比率は、

T10383-93
によってソフトフェラ
イ ト 用 酸 化 鉄 は、

20％、50％、30％となる。海外企業、合弁会社およびYHT1、YHT2、YHT3 と 種 別 さ れ て お り、 各 々 の 生

国営企業は A、B ランク品を生産しており、民間企

産量は 10,000、30,000、10,000 ｔである。



業のほとんどは C ランク品を生産しているが、一部の民間企業では A、B ランク品も生産している。
（ｃ）酸化鉄の製造

表 8.2 に SJ/T10383-93 の規格表を示す。
9 4）
表 8.2⴫ 8.2
酸化鉄規格（SJ/T10383-93）㉄ൻ㋕ⷙᩰ㧔SJ/T10383-93㧕 㧕

ソ フ ト フ ェ ラ イ ト の 主 な 原 料 は、Fe2O3, Mn3O4,
MgO, NiO, ZnO 等であり、特にマンガン鉱石の埋蔵量は中国が世界４位（5.9％）である。中国製の Mn3O4,
MgO, NiO, ZnO を原料として使用した場合、
Mn-Zn フェライトの特性および供給量については問題なく使用で
9

⴫ 8.3 ࠰ࡈ࠻ࡈࠚ࡜ࠗ࠻ߩ㔛ⷐ⷗ㄟߺ 㧕

186

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.13 2009.May

中国国内でも、質のよい酸化鉄を生産することがで

4）9
表 8.3 ⴫ソフトフェライトの需要見込み
8.3 ࠰ࡈ࠻ࡈࠚ࡜ࠗ࠻ߩ㔛ⷐ⷗ㄟߺ 㧕

きるが、製品の安定供給および品質の均一性が悪く、現在は日本、
韓国および台湾からの輸入に頼っている。
また中国の WTO 加盟により以前より輸入品が安く手に入るため中国でも、コストダウン競争の波にさらされている。
（ｄ）今後の中国製フェライト事情について① 国内企業について
製造メーカの大手は、次の 3 社であり、現在の生産量は次のとおりである。
浙江天通電子有限公司（TDG）

15,000 ｔ／年

浙江東洋磁性企業集団公司（TMEGC）

10,000 ｔ／年

金寧無線電器材廠 898 廠

8,000 ｔ／年

② 合弁会社および海外企業について（e）調査のまとめ
調査報告書にも記載されているが、今回の調査でわかったことは、中国国家における磁性材料の研究拠点

日本企業の中国工場建設の例として、TDK は自社が北京でも上海でもなく、四川省綿陽という遠く離れ工場を大連にテレビ用の偏向ヨークコアを年間 3,000

た地域にあることと、そこには IEC ／ TC51 の国内事万個生産できる工場を建設し、廈門では、Mn-Zn フェ

務局があることであった。この綿陽市には中国西南

ライトを月産 350 万個生産している。また、FDK は応用磁学研究所（Southwest
Institute of Appliedࡏࡦ࠼⏛⍹ߩಽ㘃࿑ 8.7

金寧無線電器材廠と年間 2,100 万個の偏向ヨークコア

Magnetic Research of China ：SIAM）があり、中国を生産できる合弁会社を立上げ、日本セラミックはにおける磁性材料研究の中心となっている。研究所の上海磁性材料と合同で Mn-Zn フェライトを年間 1,000

概要は下記のとおりである。

⴫ 8.4 ࡈࠚ࡜ࠗ࠻♽ࡏࡦ࠼⏛⍹㧔Rigid㧕ߩ↢↥ౝ⸶ 6㧕

ｔ生産し、今後近いうちに 3,000 ｔ規模の生産工場に・この研究所は、北京にあった国営の研究所から 1967

拡張予定である。最近では、江蘇省に自社工場建設予

年に磁性材料部門が分離して綿陽に移転してきた。

定であり、生産量は合計 5,000 ｔに増産予定である。

・国営の第９研究所という位置づけである。

欧州企業として、フィリップスは 27 億円投資し南京

 ・現在 1,300 人の所員がいる。 に工場を立上げ、偏向ヨークコアの生産を行ってい・
研究所の組織は、
11 の研究開発部門と４つの製造会

る。他に台湾企業との合弁会社が 10 社以上あり、年社（ソフトフェライト、マイクロ波材料、・デバイス、

間 15,000 ｔ以上の Ni-Zn および Mn-Zn コアを生産し希土類磁石、製造設備）を有している。

ている。

・IEC/TC51（磁性部品およびフェライト材料）の中国③ 電子機器装置の発展について

事務局を所管している。

2002 年、中国におけるソフトフェライトの調査の・1999 年に ISO9001 を取得した。

段階で、今後 2005 年までに、電子機器装置の発達に

中国におけるフェライトの研究開発、生産は現状では伴いフェライトの需要が伸びると考えられ、2005 年

戦後の日本企業のように何にでも向かっていくといっ

ま で の 間 に、 電 源 用 フ ェ ラ イ ト コ ア、EMI 用 コ ア、た姿勢である。一方、品質および特性についてはまだ日および高級ディスプレイ用偏向ヨークコア、チップ

本企業には追いついていないが、時間の問題である。

インダクタなどの開発が急ピッチで進められ、これにより、中国国内でのソフトフェライトの生産量は、

8-2-2 フェライト系ボンド磁石の産業事情

100,000 ｔに増加することが見込まれている。電子機（ａ）ボンド磁石とは 5）器装置の出荷台数から計算される 2005 年までのソフ

ボンド磁石とは、永久磁石粉末をプラスチック、ゴトフェライトの需要見込みが 表 8.3 に示されている。

ムなどと混合し成形した磁石で、結合材および磁石粉末の種類により 図 8.7 のように分類される。ボンド
磁石は寸法精度が高く、機械加工が容易な反面、バインダーとして非磁性物質を 2 ～ 15 重量％含んでいるので、磁石性能は焼結磁石や鋳造磁石に比べて劣ることになる。

フェライト技術の系統化

187

（ｂ）フェライト系ゴム磁石（ Flex ）まず、ゴム磁石について詳しく述べよう。ゴム磁石に使われる磁性粉は粒径 0.5 ～ 3 μ m のバリウムフェライ
トやストロンチウムフェライトである。これらのフェラ
イト粉末の形状は六方晶系の結晶構造をもつ六角板状をしており、c 軸方向に磁化容易軸をもっている。粉体化された磁性粉はゴムに高充填されて使用されるため、そ࿑ 8.7 ࡏࡦ࠼⏛⍹ߩಽ㘃 5）

図 8.7

ボンド磁石の分類

⴫ 8.4 ࡈࠚ࡜ࠗ࠻♽ࡏࡦ࠼⏛⍹㧔Rigid㧕ߩ↢↥ౝ⸶ 6㧕6）の粒度分布および平均粒子径の調整が重要である。

日本ボンド磁性材料協会の統計 によると、わが国

ゴム磁石に要求される性能は、まず可とう性をもつこのボンド磁石の生産額は図 8.8 のように、ここ数年はとであるが、用途によりさらに、耐オゾン性、耐油、耐日系海外を含めると 500 億円を超え増加している。

薬品性などが必要である。ゴム磁石の結合材料として重フェライト系ボンド磁石の国内生産は Rigid と要な点は高磁性をもたせるために、磁性粉をできるだけFlexを合わせて 150 億円程度でここ数年は横ばいで

大量に混入できることである。多量の磁性粉を混入でき、ある。Rigid と Flex とを比較すると、圧倒的に Rigid

なおかつ可とう性などが失われないゴムの選定が重要での生産高が多く、その内訳は表 8.4 の如く、OA 機器ある。天然ゴム、ネオプレンゴム、ニトリルゴム、ブチ

7）

ルゴム、ポリイソブチレン、ハイバロン、塩素化ポリエ

用のモータが主体となっている 。
フェライト系ボンド磁石は、図 8.7 の分類でもわかる

チレンなどが用いられる。ゴム磁石の製造工程を 図 8.9

とおり、バインダーの種類によりゴム系とプラスチッに示す。ゴム磁石には熱可塑性と熱硬化性があるが、成ク系に別れるので、それらについて簡単に紹介してお形法は、熱可塑性が押出しやロール圧延で行われるのく。

に対し、熱硬化性はプレス成形が通常である。
フェライト系ボンド磁石（Rigid）の生産内訳 7）





表 8.4

図 8.8

ボンド磁石の生産額の推移 6）188

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.13 2009.May

9㧕
࿑ 8.8 ࡏࡦ࠼⏛⍹ߩ↢↥㗵ߩផ⒖

表 8.5 は、代表的なゴム磁石の磁気特性とゴム物性を示したものである。これらのうちコードとシート（A）
は一般に長尺状で使用されるもので、特に強力な磁気特性は不要であるが最も利用度の高いものである。
シート（Ｂ）は近年開発されたもので、ゴム磁石としては最大エネルギー積 1.0 MGOe と大きく、吸着力が
大きい。
表 8.5

ゴム磁石の材料特性 5）

࿑ 8.9 ࠧࡓ⏛⍹ߩ⵾ㅧᎿ⒟࿑ 5㧕

図 8.9

ゴム磁石の製造工程図 5）

ゴム磁石の磁性を向上するには、微粒子磁石の容易磁化軸を磁化方向に揃えること、すなわち配向度を高めることにある。この配向性を向上させる技術には大別して磁場による方式と、機械的手段による方式、および両者を重畳させる方式がある。
磁場による方式は、（ｃ）フェライト系プラスチック磁石（ Rigid ）ゴムを加熱して可塑化し、異方性バリウムフェライト

プラスチック磁石に使われている磁性材は、ゴム磁がゴムの中で磁場により動きやすくしておき、磁場を石と同様にバリウムフェライトとストロンチウムフェ

かけてフェライトの c を軸揃え、直ちに冷却してｃ軸ライトである。近年、プラスチック磁石の高磁力化をの揃ったフェライトを固定する方法である。機械的手図るため、磁性粉に対するシラン処理剤やチタネート

࿑ 8.10 ࡠ࡯࡞ടᎿߦࠃࠆࡈࠚ࡜ࠗ࠻ࠧࡓ⏛⍹ߩ⵾ㅧ 5㧕

段による方式は、ゴム磁石を圧延、押出しなどの機械処理剤のような添加剤の開発が進められてきた。これ



加工によって c 軸を揃える方式である。フェライト磁

により、磁性粉とプラスチックとの親和性を高めると石は六方晶で c 軸を中心として側面が六面体となってともに流動性を向上させることができるようになった

おり、結晶の長さ（Ｌ）と直径（Ｄ）の比（Ｄ／Ｌ）

ため、磁性粉の充填率を 90 重量％近くまで高めるこが≧１である。このためゴム磁石の混練材をロール加とが可能にとなっている。結合材料としては、熱可塑

工すると平行面の大きいｃ軸面が圧延面に平行になる性の場合ナイロン樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレ

確率が高く（図 8.10）、繰り返し圧延加工を行って加ン、エチン・酢酸ビニル共重合体、ポリフェニレン

工度が高くなるに従い、配向度が増大する。このようオキサイドなどであり、熱硬化性材料の場合にはフェに圧延面の垂直方向にｃ軸が整列することを利用する
5㧕

ノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステルなどと異方性ゴム磁石が得られる。

が用いられる。しかし、機械的強度、磁気特性、量産࿑ 8.9 ࠧࡓ⏛⍹ߩ⵾ㅧᎿ⒟࿑

性、コストの点から実用化されているのは、ナイロン
樹脂を結合材料としたプラスチック磁石が大部分を占める。
プラスチック磁石の製造法は、次項で述べる希土類
系プラスチック磁石とほとんど同じであるので、ここでは割愛する。
次に、フェライト系プラスチック磁石の特性について述べよう。図 8.11 は、種々のナイロン樹脂とス
トロンチウムフェライト粉末を使用した場合の磁気特性を示したものである。ナイロン樹脂の種類によって成形物の磁気特性が異なり、12ナイロンで最大エネル
図 8.10

ロール加工によるフェライトゴム磁石の製造

5）

ギー積が一番大きいことがわかる。また、フェライト

࿑ 8.10 ࡠ࡯࡞ടᎿߦࠃࠆࡈࠚ࡜ࠗ࠻ࠧࡓ⏛⍹ߩ⵾ㅧ 5㧕

フェライト技術の系統化

189

含有量がある値より多くなると最大エネルギー積が低として、物価の上昇、休日の増加による一般消費の増下しているが、これはフェライト粉末の回転の自由度

大、密輸防止による公平化等の諸施策を推進し、国有が少なくなるため、外部磁場を印加したときに粉末の企業 3,600 社が黒字化している。好調な分野は繊維産配向度が悪くなるためである。

業で、工作機械および石炭が不調。鉄鋼も宝山を除き経営的に苦しい。
（ⅱ）磁石業界の動向
三環はネオジム磁石関連の会社を統合して中科三環を組織、2000 年 4 月から深圳の市場取引所に上場した。中国のネオジム焼結磁石の生産量は焼結上がり
で 5,200 トン／年（1999 年）と想定される。希土類
原料の価格は、1999 年末と比べて Nd が 50％、Dy が100％上昇した。特に、Dy の上昇は需給バランスが崩れているためと言われている。この価格の上昇には中国の磁石メーカも困っている。中小のネオジム磁石

図 8.11ス
 トロンチウムフェライト粉末とナイロン樹脂5
࿑ 8.11 ࠬ࠻ࡠࡦ࠴࠙ࡓࡈࠚ࡜ࠗ࠻☳ᧃߣ࠽ࠗࡠࡦ᮸⢽ߣߩᚑᒻ‛ߩ⏛᳇․ᕈ

㧕

との成形物の磁気特性5）⴫ 8.5 ࠧࡓ⏛⍹ߩ᧚ᢱ․ᕈ 5㧕

プラスチック磁石の高性能化に対する研究は盛んであり、最近、最大エネルギー積が 1.9 ～ 2.0 MGOe のフェライト系プラスチック磁石が開発されている。
表 8.6 に各種フェライト系ボンド磁石の特性をまと

44H、39SH、35UH のレベルである。価格は安いが品質面ではまだ日本に劣ることを認識している。
（ⅲ）希土類原料の動向
中国での希土類原料は、北方希土集団と南方希土集団の大きな二つの集団に分かれている。北方希土集団の主要メーカは、内蒙古包鋼稀土高科技股份有限公司、

めて示した。
表 8.6

メーカは倒産する可能性がある。三環の磁石性能は、フェライトボンド磁石性能一覧 5）

三峰稀土公司、包頭稀土研究院であり、南方希土集団の主要メーカは、広東省の中山市山峰稀土公司と江西省贛州公司である。生産量は北方希土集団の方が多く、包頭地区が中心である。希土類製品の種類は 64 品種、130 種類あり中国国内への出荷はもとより、アメリカ、
日本、フランス、ドイツなどへ輸出されている。包頭の稀土高科技股份有限公司の希土類生産は、鉄鋼の

バイプロを用い、その生産量は、希土類鉱石処理量が年間 10 万トン、希土類化合物が年間 8,000 トン（酸化物換算）、希土類金属関係が年間 2,000 トンである。
希土類原料は、政府主導によって小規模体制から大規模体制へ移行され、価格・生産量がコントロールされ8-2-3 中国におけるフェライト系磁石の産業事情（ａ）フェライト磁石中国調査

190

8）

ている。このため、最近の値上がりにつながっている。
一方、中国の政策と需給バランスの変化によって、

日本電子材料工業会マグネット部会は 1994 年と希土類原料が高騰しており、希土類磁石メーカは大き2000 年に中国における磁石の産業動向調査を行ってな打撃を受けている。現実に中国内の中小磁石メーカ

いる。調査団が現地に行って得られた結果の概要は下の約半数が倒産の危機に直面していると言われ、最記のとおりである。

大手メーカでも大きな損失を被っている。日本の磁石（ⅰ）中国の経済状況

メーカにおいてもこのような厳しい現実が迫ってお1998 年 3 月、朱鎔基体制のもと、中国では国有企

り、今後協力して原料問題に対応するとともに、ユー

業、金融体制および政府機構のいわゆる三大改革を推ザの理解も得ながら健全な産業発展に努力すべきもの

進してきた。当時は国有企業の 6,600 社が赤字で公務と考える。

員 400 万人の削減による失業者の増加や膨大な不良債（ⅳ）希土類ボンド磁石原料粉の動向

権による金融機関の大型倒産などで内外の不信感が増

MQI の天津工場では、ジェットキャスター（超急冷

大し、外資の導入も減少傾向にあった。これらの対策

薄帯製造装置）3 台のセットアップが終了し、４台目

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.13 2009.May

をセットアップ中であった。8 月の生産実績は 97 トの約半数が倒産の危機に直面していると言われ、最大ンであり、2001 年 6 ～ 7 月までには、ジェットキャ

手メーカでも大きな損失を被っている日本の磁石メースターを 10 台設置する予定であり、その時点で生産カにおいてもこのような厳しい現実が迫っており、今能力は 400 トン／月となる。原料は、近くの鑫宝特殊

後協力して原料問題に対応するとともに、ユーザの理鋼と北京の BIAM 社（北京航空材料研究所）から入れ解も得ながら健全な産業発展に努力すべきものと考え

ている。

る。

天津工場の生産設備と測定器は、すべて米国 MQI

中国の磁石産業については日本ボンド磁石材料協と同じ物を輸入して設置しているので、天津での製造会が、ボンド磁石を主にして毎年調査を行っている。

品は品質的にも全く USA アンダーソン工場製と同等

それらの中からフェライト系を中心にいくつかの調
⴫ 8.6 ࡈࠚ࡜ࠗ࠻ࡏࡦ࠼⏛⍹ᕈ⢻৻ⷩ 5㧕

9）品である。磁力検査も、米国 MQI で測定した標準サ

査結果 を紹介しておこう。まず、中国における生産

ンプルを使用して VSM の較正をして、機差を補正し拠点は 表 8.7 のようになる。また、BM News の中のている。しかし、
現在はラフな調温しか行っておらず、Harada Report によると、過去 4 年間の世界のボンド

今後調温・調湿を整備する計画である。

磁石の生産推移は 表 8.8 のようになり中国の伸びが著（ⅴ）磁石応用製品の動向

しい。さらに、中国における 2005 年度のフェライト

中国における磁石の主な用途は、スピーカ、光ピッ

焼結磁石とボンド磁石の生産量は 表 8.9 からわかるよ

クアップ、携帯電話用振動モータ用である。将来は、

うに、298,000 トンと 52,000 トンとなっており、各々電動自転車が伸びると期待している。

世界一の生産国である。

関心の強かった Dewaxer 用は、1989 ～ 90 年に最高につくられ約 1,000 台／年、１台当たりの磁石重量

表 8.7

は 10 ～ 100kg である。現在、大慶油田、遼河油田、中国におけるフェライト系磁石の生産拠点 9）⴫ 8.7 ਛ࿖ߦ߅ߌࠆࡈࠚ࡜ࠗ࠻♽⏛⍹ߩ↢↥᜚ὐ 10㧕

山東省勝利油田、新疆ウイグル自治区の克拉瑪依油田などで活用されている。今回上海のパイオニアを訪問したが、同社では DVD プレーヤの製造を行っており、中国現地の部品調達率は未だ８％と低いが、今後は大幅に増加させる意向が示された。DVD 用ピックアップに使用されるネオジム磁石はすべて日本から仕入れている。また関連会社の東北パイオニア中国工場の情



報として、
スピーカ用の磁石は、フェライトは中国メー
カ、ネオジム磁石は日本製であることが明らかとなった。しかし、ネオジム磁石でも、今後は中国国内での製造品を要求することになるだろうとのことである。

⴫ 8.8 ਎⇇ߩࡏࡦ࠼⏛⍹ߩ↢↥㗵 10㧕（ⅵ）総括
中国最大で、希土類全般にわたる総合的な研究開発機構である包頭稀土研究院に象徴されるように、中国





表 8.8

9）
世界のボンド磁石の生産額


の希土類事業に対する並々ならぬ期待と自信、そして事業展開への積極性が強く印象に残った。また、中国政府指導による小規模生産を集約した希土類事業の大規模化と重点化の展開が着実に進展し、完成しつつあると感じた。
これに対する日本の希土類磁石メーカは、
中国への希土類原料の依存度が極めて高いことから、膨大な資源を背景にする中国希土類各社と今後もます
ます仲良くし、さらなる交流を深めてゆかなければならない。
一方、中国の政策と需給バランスの変化によって、希土類原料が高騰しており、希土類磁石メーカは大き⴫ 8.9 ਛ࿖ߦ߅ߌࠆࡈࠚ࡜ࠗ࠻♽⏛⍹ߩ↢↥ᖱᴫ 10㧕

な打撃を受けている。現実に中国内の中小磁石メーカ

フェライト技術の系統化

191

表 8.9中国におけるフェライト系磁石の生産状況 9）
⴫ 8.9 ਛ࿖ߦ߅ߌࠆࡈࠚ࡜ࠗ࠻♽⏛⍹ߩ↢↥ᖱᴫ 10㧕

は順調に進行している。
今後中国の磁性材料は、より高性能を目指し、さらに付加価値向上を図らねばならない。低級品は中国製という概念を払拭しなければならない。希土類磁石もフェライト磁石も原材料は中国に豊富に産する。鉄鋼生産も非常に大きい。しかし酸化鉄のリサイクルはまだ確立されていない。これらの立場を生かし、さらなる発展を図りたい。
今後とも横店集団はオープンでいく。学ぶ姿勢も貫いていく。日本の各社と敵対するのでなく、強調していく。

8-2-4 日本の技術力



中国の中でもフェライト磁石の生産量で No.1 は中（ａ）積層化技術 11）

国浙江省東陽市横店にある横店集団で 10 万トンの生

日本の産業技術で世界的に優位にある分野はいろい産量である。ここではケーススタディーとして横店集ろあるが、圧倒的に強い分野の一つに電子部品がある。

団の何時金社長が協会の新年会で語った横店集団のプ

電子部品の中でもイノベーティブなプロセス技術を有

ロファイルを紹介する。

する積層電子部品は代表格と言っても過言ではないだ
ろう。

（b）横店集団のプロファイル

10）

nm レベルの粉体を用い 1 μm 以下のシートをつくり模を誇っている。ハードフェライト年間約 10 万トン、数十～数百層に積層してつくられた積層コンデンサ、

ソフトフェライト年間約 4 万トン、希土類磁石年間約積層コンダクタ、積層バリスタ、積層サーミスタ、積4 千トンの生産を、品種別に 68 の、整然と整備され層アクチュエータなどは日本以外の国がマネすることた工場で生産している。応用品の生産は必ずしも多くのできない部品である。したがって、国内の電子部品ないが、小型モータ、スピーカ、電池、ダイス用超硬メーカで世界の生産を独占しているのが現状である。

合金、Al フィルム、コンデンサなども生産している。

斜陽傾向にある日本のフェライト産業を復興させる

05 年の生産金額は 28 億元、約 450 億円である。売上

ためには日本の強いイノベーティブな積層プロセス技

規模は TDK 廈門よりも小さい。約 80％を輸出し、利術を活用すべきであり、積層チップインダクタに期待益率も高く、中国の電子部品業界では、電波新聞の評がかかっている。

価では No.5 である。従業員は 15,000 人で、横店は「磁積層チップインダクタは、1970 年代後半からの急速な電子機器のポータブル化による実装部品への小型石城」と呼ばれている。

192

最近のナノテクノロジーの進展と相俟って、数十横店集団は現在フェライトの生産では、世界一の規

現在の成功は簡単に達成できたものではない。会社

軽量化の要求を背景に、画期的な工法技術と材料技術の設立は 1980 年わずか 5 万元の出資で、田舎の何も開発により 1980 年に商品化された。回路のデジタル

特色のない、極めて貧しい横店地区で、フェライト事

化、高周波化とともにセットの小型多機能化の流れが業を開始した。まず陜西省宝鶏にある磁性材料の国営

加速度的に増すことにより実装部品に対する高機能

4390 工場に何氏を含む 33 名で 1 年間実習を行った。

化、高周波化、高密度実装性が強く求められ続けてい81 年より工場を横店に建設した。最初の 8 年間は全る。

く生産は上がらず、苦戦をした。90 年何氏は総経理

積層チップインダクタは使用周波数帯域により、磁に就任し、従業員の教育、品質管理、生産の流れ改善

心材料にフェライトを用いる場合とガラスセラミックなどに力を入れ、95 年売り上げは 9 億元に到達した。

スを用いる場合とに分けられる。前者の積層フェライ

その後生産は順調に伸び、06 年ついに 30 億元を突破

トチップインダクタは、材料の高周波損失が大きいたした。今後も磁性材料、ハード、ソフトフェライト、め、 対 応 周 波 数 が 数 MHz か ら 数 百 MHz 帯 域 で 使 用

ボンド磁石および希土類磁石は年率 20％程度伸びるされる。後者の積層セラミックスチップインダクタは、と見ている。市場のニーズに合わせ、増産を継続する。

高周波損失の小さい低誘電率ガラスセラミックスを用

戸田工業とのフェライトボンド磁石および原料の合弁

い て い る た め、 数 百 MHz か ら 数 GHz で 使 用 す る こ

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.13 2009.May

とができる。

微細なコイルを形成する方法も確立されている（図図 8.12 と 図 8.13 に商品化経緯を示す。積層フェラ

8.17）。しかしスルーホールの形成については、大型

イトチップインダクタは 1005 サイズまで小型化されのチップ形状の場合には金属金型による穴あけが可能ており、従来、積層では困難とされたインダクタンスであったが、1005 ケースサイズ（長さ 1.0 ㎜、幅 0.5 ㎜、公差の J 公差化（± 5％）も実現し、チューナなどの高さ 0.5 ㎜）のような微小積層インダクタが携帯電話

トラップ周波数ばらつきを小さくすることに貢献して等で要求されるようになったために、グリーンシート

いる。積層セラミックスチップインダクタは 0402 サのフェライト材料が赤茶色を有し、YAG レーザ光をイズまで小型化されており、インピーダンス整合用途

十分吸収することに着目して、レーザスルーホール形

として 10 nH 以下で商品化、また、チョーク用途と成法が確立された 12）。図 8.18 に YAG レーザによりして高インダクタンス製品が商品化されている。

形成されたフェライトグリーンシートのスルーホールとスルーホールを介して接合された周回パターンの断面図を示す。PET （ポリエチレンテレフタレート）
フィルム上に保持された厚さ 40 ミクロンのフェライ
トグリーンシートに直径 50 ミクロンのスルーホールが形成されているが、レーザ光線の透過性を有するPET フィルムは、若干の熱的ダメージを受けている
ものの穴加工がされていない。レーザ穴加工を応用した微小積層フェライトチップインダクタの外観写真を
図 8.19 に示す。

図 8.12 積層フェライトチップインダクタの商品化経緯 11）

࿑ 8.14㩷 Ⓧጀ䊐䉢䊤䉟䊃䉼䉾䊒䉟䊮䉻䉪䉺䈱ශ೚Ꮏᴺᮨᑼ࿑ 11䋩

図 8.14 積層フェライトチップインダクタの印刷工法模式図 11）

࿑ 8.14㩷 Ⓧጀ䊐䉢䊤䉟䊃䉼䉾䊒䉟䊮䉻䉪䉺䈱ශ೚Ꮏᴺᮨᑼ࿑ 11䋩

図 8.13 積層セラミックスチップインダクタの商品化経緯 11）㩷㩷㩷㩷㩷㩷㩷㩷㩷㩷㩷㩷㩷㩷㩷㩷㩷㩷㩷㩷㩷㩷㩷㩷㩷㩷㩷㩷㩷㩷㩷㩷㩷㩷㩷㩷㩷㩷㩷㩷㩷㩷

積層フェライトチップインダクタは、図 8.14 に示すように絶縁性の高い Ni-Zn 系フェライト厚膜ペース
トと金属導体パターン（Ag）とを半面ずつ交互に印刷して積層化した後、同時焼成することによって初めて実用化された。積層化後の同時焼成では 1,000℃以下での焼成が必要なため、図 8.15 のような組成が選択されている。また、一般にシート作成には 図 8.16のようなシート成形法がある。一方でスルーホールを開けたフェライトグリーンシート（フェライト粉と有機材料との混合体をシート状にしたもの）に J 字型あるいは U 字型の周回導体パターンを印刷し、これらグリーンシートを積層化することでスルーホールを介

8.15
NiCuZn
フェライトの熱収縮挙動に及ぼす粉体粒㩷㩷 㩷࿑
࿑ 8.158.15 㩷㩷 NiCuZn䊐䉢䊤䉟䊃䈱ᾲ෼❗᜼േ䈮෸䈿䈜☳૕☸
㩷図
NiCuZn䊐䉢䊤䉟䊃䈱ᾲ෼❗᜼േ䈮෸䈿䈜☳૕☸
11䋩
ᓘ䈱㩷
ᓇ㗀
11）
ᓘ䈱㩷
ᓇ㗀 11䋩
径の影響








して周回パターンを接合、焼結後にフェライト内部にフェライト技術の系統化

193

各種シート形成法 11）

図 8.16㩷

図 8.19 １００５ケースサイズ（1.0mm × 0.5mm × 0.5mm）の積層フェライトチップイ
ンダクタの外観図（方眼紙は 1mm スケール）11）

フェライトの透磁率は応力歪みにより著しく低下する。それゆえ、金属導体（銀）とフェライトとの同時焼成を行っている積層フェライトインダクタでは、イ㩷

ンダクタとして所定のインダクタンス値を安定して
11䋩

8.17 Ⓧጀ䊐䉢䊤䉟䊃䉼䉾䊒䉟䊮䉻䉪䉺䈱䉫䊥䊷䊮䉲䊷䊃ⓍጀᎿᴺᮨᑼ࿑
図 8.17 ࿑積
 層フェライトチップインダクタのグリーン
11）11䋩
シート積層工法模式図
࿑ 8.17 Ⓧጀ䊐䉢䊤䉟䊃䉼䉾䊒䉟䊮䉻䉪䉺䈱䉫䊥䊷䊮䉲䊷䊃ⓍጀᎿᴺᮨᑼ࿑

得るために金属導体とフェライトとの間に発生する応
力歪みやフェライト結晶粒界に析出する銅による粒界歪みのプロセスコントロールが極めて重要となる。一方、ノイズ対策用で使用される積層フェライトビーズ
では、厳密なインダクタンス値のコントロールは要求されず、周波数帯におけるＱ値コントロールが重要である。なお、積層チップインダクタ、積層フェライト䊐䉢䊤䉟䊃䉫䊥䊷䊮䉲䊷䊃䈮䊧䊷䉱ⓣ䈅䈔Ꮏᴺ䈮䉋䉍ᒻᚑ䈘䉏䈢䉴䊦䊷䊖䊷䊦㩷䋨Ꮐ䋩䈫࿑
図8.18㩷
8.18
フ ェライトグリーンシートにレーザ穴あけ工法により
䉴䊦䊷䊖䊷䊦䉕੺䈚䈩ធว䈘䉏䈢㌁ዉ૕๟࿁䊌䉺䊷䊮䈱ᢿ㕙࿑㩷 䋨ฝ䋩11䋩

形成されたスルーホール（左）とスルーホールを介し11）て接合された銀導体周回パターンの断面図（右）ビーズのどちらも導体周回パターンが絶縁性のフェラ
イト磁性体内部に形成されているので、磁束がチップより漏れることのない閉磁路構造であるためカップリ
ングなどの現象を惹起することがないので高密度実装が可能である。

࿑ 8.18㩷 䊐䉢䊤䉟䊃䉫䊥䊷䊮䉲䊷䊃䈮䊧䊷䉱ⓣ䈅䈔Ꮏᴺ䈮䉋䉍ᒻᚑ䈘䉏䈢䉴䊦䊷䊖䊷䊦㩷 䋨Ꮐ䋩䈫䉴䊦䊷䊖䊷䊦䉕੺䈚䈩ធว䈘䉏䈢㌁ዉ૕๟࿁䊌䉺䊷䊮䈱ᢿ㕙࿑㩷 䋨ฝ䋩11䋩

194

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.13 2009.May

࿑ 8.19㩷 㩷 㩷 䋱䋰䋰䋵䉬䊷䉴䉰䉟䉵
䋨1.0mm㬍0.5mm㬍0.5mm䋩䈱Ⓧጀ䊐䉢䊤䉟䊃䉼䉾䊒䉟䊮䉻䉪䉺䈱ᄖⷰ࿑ (ᣇ⌒⚕䈲 1mm 䉴䉬䊷䊦)11䋩࿑ 8.20㩷 ⚿᥏⚵❱䈱ᮨᑼ࿑ 3䋩（ｂ）新フェライト磁石開発技術 13）
フェライト磁石材料は発明されてから 1990 年代後半までの間に、Ba 系から Sr 系フェライト磁石へと材質移行させてきたが、Sr 系フェライト磁石を上回る
磁気特性が見つからなかったために、フェライト磁石の高性能化では Sr 系組成における製造方法的なアプローチが中心的な手段となっていた。即ち、磁気特性を劣化させる原因となるⓐ不完全配向結晶、ⓑ粗大粒、ⓒ微細結晶粒、ⓓボイド（空孔）を低減し、均一粒径をした単磁区微結晶を高密度に焼結させることが重要ポイントとなっていた（図 8.20 ～ 8.21）。不完
全配向結晶は配向方向に磁化容易軸が揃わず、配向方向の磁化ベクトル成分を小さくしてしまう。粗大粒は結晶粒内に磁壁（磁区の境界領域）が存在し、反対方向に磁界が加わったとき、簡単に磁壁が移動し磁化反転が起こりやすい。微細結晶粒は細かくなりすぎ磁性を示さない部分であり、ボイドは空孔で非磁性相となる。そこで、これらの観点からアプローチした開発

3䋩࿑
8.21㩷 フェライト磁石の磁区構造䊐䉢䊤䉟䊃⏛⍹䈱⏛඙᭴ㅧ14）
図 8.21が NMF － 6（日立金属㈱の商品名）シリーズまでの高性能化であったが、製造技術開発も進み、この材料系（SrO6Fe2O3） がもつ理論値に近づき、これ以上の高性能化は難しい段階にきてしまった。

市場要求を背景に組成技術、粉砕技術、微細構造制御技術などを駆使して高性能化が進められた結果、1990 年代半ばにはフェライト磁石の特性は工業ベースにおいてはほぼ飽和してしまった。従来のフェライ
ト磁石の高性能化はいかに特性を Sr フェライトの理論値に近づけるかというものだったからである。


このような中、高磁気特性ポテンシャルを有する
La-Zn や La-Co で置換した Sr 系フェライト磁石が開発された 14）、15）。これは、フェライト磁石がマグネト
プランバイト型酸化物の原子配列をしたフェリ磁性体
2を 示 す こ と か ら、 基 本 組 成 で あ る Sr2+O2－・n（Fe3+2 O3－） に お け る Sr の 一 部 を La で、Fe の 一 部 を Co や

Zn で 置 換 し た 結 晶（Sr 21−x+ Laxx3+）
O2－･ｎ{（Fe31−y+ Me2y+）2O }（Me=Co, Zn） にすることで、結晶の磁気異方性を向上させたものである。図 8.22 は La-Co 系の結晶系を示し、図 8.23、8.24、8.25 は磁気特性を示している。この La-Co 置換型フェライト磁石材料は NMF-9シリーズとして 1998 年に市場に投入され浸透してきたが、市場からのさらなる高性能化要求もあり、この La-Co 置換型フェライト磁石材料よりも高磁気特性を有する研究を行ってきた。その結果、La-Co 置換
図 8.203䋩

࿑ 8.20㩷 ⚿᥏⚵❱䈱ᮨᑼ࿑
型フェライト磁石を凌ぐフェライト磁石材料を開発、結晶組織の模式図 13）2007 年春、量産化することに成功した。この新組成
材 料 は、 残 留 磁 束 密 度 460（mT）、 保 持 力 366（kA/m）の磁気特性を有するフェライト磁石で、今までのNMF-9 シリーズに比較し磁気特性が飛躍的に向上し、フェライト技術の系統化

195

16）

“NMF-12 シリーズ” と命名された（表 8.8、図 8.26）。

࿑ 8.22㩷 Sr1-xLaxCoxFe12-xO19 ♽὾⚿૕䈮䈍䈔䉎ᩰሶቯᢙ䈱⚵ᚑଐሽᕈ䋨὾⚿᷷ᐲ 1200㷄䋩15䋩

また、従来材に比較して保磁力の温度係数も小さくでき（図 8.27）、低温に於ける減磁耐力をも改善することができた。フェライト磁石では保磁力の温度係数が正の値を示すので低温で保磁力が低下し、低温でフェライト磁石に大きな減磁界が加わったとき、磁気特性劣化が起こりモータ出力を低下させるという問題が発生することがある。したがって、保磁力の温度係数を小さくすることができれば、低温度下での保磁力低下を抑制でき、減磁耐力を向上させることができる。
今後、この高磁気特性を有する NMF-12 シリーズは、
図 8.28 のようにモータの小型 ･ 軽量化に寄与し、省࿑ 8.23㩷
Sr1-xLaxFe12-xO19 ♽὾⚿૕䈮䈍䈔䉎䉨䊠䊥䊷᷷ᐲ䈱⚵ᚑଐሽᕈ
図 8.23
SrxCo1-xLaxCoxFe12-xO19 系焼結体におけキュリー温度の䋨὾⚿᷷ᐲ 1200㷄䋩15䋩
15）

エネ化の一翼を担っていくものと期待している。17）

組成依存性（焼結温度 1200℃）࿑ 8.22㩷 Sr1-xLaxCoxFe12-xO19 ♽὾⚿૕䈮䈍䈔䉎ᩰሶቯᢙ䈱⚵ᚑଐሽᕈ
図 8.22 Sr1-xLaxCoxFe
O 系焼結体における格子䋨὾⚿᷷ᐲ 1200㷄䋩15䋩 12-x 19

定数の組成依存性（焼結温度 1200℃）15）

࿑ 8.26㩷 䊐䉢䊤䉟䊃⏛⍹䈱⏛᳇․ᕈಽᏓ࿑ 3)

࿑図
8.24㩷
O1919 ♽὾⚿૕䈮䈍䈔䉎⏛᳇․ᕈ䈱⚵ᚑଐሽᕈ
xCo
xFe
12-x
8.24 Sr1-x
SrLa
系焼結体における磁気特性の
1-xLa
xCo
xFe
12-xO
15）
15䋩
䋨὾⚿᷷ᐲ
1200㷄䋩
組成依存性（焼結温度 1200℃）

16）

8.8
NMF-12 シリーズの磁気特性
8.8㩷
㩷 NMF-12䉲䊥䊷䉵䈱⏛᳇․ᕈ 3䋩
⴫表࿑ 8.23㩷 Sr1-xLaxCoxFe12-xO19 ♽὾⚿૕䈮䈍䈔䉎䉨䊠䊥䊷᷷ᐲ䈱⚵ᚑଐሽᕈ䋨὾⚿᷷ᐲ 1200㷄䋩15䋩





㩷

࿑ 8.25 㩷 Sr1-xLaxCoxFe12-xO19 ♽὾⚿૕䈮䈍䈔䉎᛫⏛ജ䈱⚵ᚑ䈍䉋䈶᷷ᐲଐሽ䋨὾⚿᷷ᐲ 1200㷄䋩䋺 䂓䌸 = 0, 䃂䌸 = 0.1, 䂥䌸 = 0.2 䂹䌸 = 0.3, 䂔䌸 =196

国立科学博物館技術の系統化調査報告

䂾䌸 = 0.6, 䂦䌸 = 0.8, 䂺䌸 = 1.0

Vol.13 2009.May



15)



࿑ 8.24㩷 Sr1-xLaxCoxFe12-xO19 ♽὾⚿૕䈮䈍䈔䉎⏛᳇․ᕈ䈱⚵ᚑଐሽᕈ䋨὾⚿᷷ᐲ 1200㷄䋩15䋩

࿑ 8.27㩷 ᧚⾰೎଻⏛ജ䈱᷷ᐲଥᢙ䋨㱎䋩3䋩

16）
3䋩
材質別モータ設計例（２極ブラシ付きモータ）࿑ 8.28㩷 ᧚⾰೎䊝䊷䉺⸳⸘଀

図 8.28䋨䋲ᭂ䊑䊤䉲ઃ䈐䊝䊷䉺䋩࿑ 8.25 㩷 Sr1-xLaxCoxFe12-xO19 ♽὾⚿૕䈮䈍䈔䉎᛫⏛ജ䈱⚵ᚑ䈍䉋䈶᷷ᐲଐሽᕈ
= 0, 䃂䌸 = 0.1, 䂥䌸 = 0.2 䂹䌸 = 0.3, 䂔䌸 = 0.4,
䋨὾⚿᷷ᐲ
図 8.25
Sr1-xLax1200㷄䋩䋺
CoxFe12-xO䂓䌸
19 系焼結体における抗磁力の組
䂾䌸 = 0.6, 䂦䌸 = 0.8, 䂺䌸 = 1.0

15)

成および温度依存性（焼結温度 1200℃）15）（ｃ）日本の電子部品の国際競争力
電 子 情 報 技 術 産 業 協 会（JEITA） の 調 査 18）で は、■ｘ=0, ●ｘ=0.1, ▲ｘ=0.2 ◆ｘ = 0.3, □ｘ = 0.4, 		○ｘ=0.6, △ｘ=0.8, ◇ｘ=1.0

2006 年の電子部品の日本勢の世界シェアは 図 8.29に示すように 49％を占めている。主要部品でのトッ
プ企業と世界シェア（推定）を見ると、CCD イメージ
センサのソニー（53％）
、液晶用偏向フィルムの日東
電工（50％）、低温ポリシリコン液晶のシャープ（40％）
、
HDD 用ヘッドの TDK（33％）、積層セラミックコンデン
サの村田製作所（30％）などがある。近年では高機能・高密度・低消費電力に対応した機構部品、モジュール
部品、高周波部品など複合化部品・製品の成長が顕著である。その代表的企業が、任天堂家庭用ゲーム機「Wii」向け部品の拡大で高収益を上げているミツミ電機である。半導体メモリ、AV 機器などでは、東南ア
ジアの猛列な追い上げで日本メーカは苦戦を強いられ

࿑ 8.26㩷 䊐䉢䊤䉟䊃⏛⍹䈱⏛᳇․ᕈಽᏓ࿑ 3)

図 8.26フェライト磁石の磁気特性分布図 16）

ている。





⴫ 8.8㩷 㩷 NMF-12 䉲䊥䊷䉵䈱⏛᳇․ᕈ 3䋩

㩷

図 8.27᧚⾰೎଻⏛ജ䈱᷷ᐲଥᢙ䋨㱎䋩
材質別保磁力の温度係数（β）16） 3䋩
࿑ 8.27㩷࿑ 8.29㩷 2006 ᐕᐲ㔚ሶᖱႎ↥ᬺ䈱਎⇇↢↥䈮භ䉄䉎ᣣ♽ડᬺ䈱㗵䈫䉲䉢䉝䊷18)

図 8.292006 年度電子情報産業の世界生産に占める日系企業の額とシェアー 18）

フェライト技術の系統化

197

一方、日本の電子部品メーカ、特に素材型メーカの資金力のある投資ファンドや東南アジアの部品メーカ

国際競争力は群を抜いている。その要因は岡本氏にも食指を動かし始めている。日本の電子部品業界は特よって指摘された 図 8.30 の歴史的な背景にもあるよ

長のある技術、経営で高収益を誇る中堅企業も数多い。

19）。その第一はチタン

電子部品業界は産業としても、投資対象としても宝の酸バリウム（BaTiO3）、フェライト、人工水晶といっ山と言っても過言ではなかろう。すなわち、積層チッた素材技術とその組成制御力があること、第二に、半プインダクタでもまず第一に重要なのは高特性化とそ導体の製造装置と異なり、独自の生産プロセスやノウれを支える要素技術の強さである。日本が得意とする

ハウが詰まった製造装置や金型の内製化率が高く、こ素材技術ではコストの安い Ag を内部電極に使用する

れが技術の社外流出を低め、設備生産性を高めている

ために 900℃以下の焼成が可能な Ni-Zn-Cu 系フェラこと。第三に、最先端の AV 機器や電子ゲームなど

イトを開発している。また、積層化プロセスでは薄層で世界をリードする企業群が存在し、切磋琢磨する場

シート化技術やビアホール作成のためのレーザ加工技があることである。

術など他の国がマネのできないプロセス技術が随所にうにいくつかにまとめられる

現在の競争力要因をチップコンデンサについて分析展開されているのである。これらプロセス技術は日本したのが 図 8.31 である。誘電体をフェライトに置き換企業が自社開発しているので、そのノウハウは公開さえればチップインダクタでも同様のことが言えよう。

れ て い な い が、 例 え ば 0402（0.4mm × 0.2mm） の 素࿑ 8.29㩷 2006 ᐕᐲ㔚ሶᖱႎ↥ᬺ䈱਎⇇↢↥䈮භ䉄䉎ᣣ♽ડᬺ䈱㗵䈫䉲䉢䉝䊷18)

子をつくる生産技術などは他国の追随を許さないものである。また、かような極超小型の素子を扱うハンドリング技術も無視できないものである。最近のディジ
タル TV の薄型化には部品メーカの協力なしには進まないことは周知の事実である。
上記のように日本の電子部品業界は順調に発展しているが、今後他国とどのように差別化していくかが問題となる。そこでまず最初に、特に強調しておきたいのは“マネのできない技術で追従を許さない”ことであろう。積層チップコンデンサやチップインダクタに見られるような材料プロセス技術の融合による“超”と呼ばれる高機能化、小形化、薄型化による技術の差࿑ 8.30㩷 ᣣᧄ䈱㔚ሶㇱຠ䈏ᄢ䈐䈭┹੎ജ䉕ᜬ䈧ᱧผ⊛⢛᥊ 19)

図 8.30

日本の電子部品が大きな競争力をもつ別化は今後も必要であろう。また、環境エネルギー問

歴史的背景 19） 

題に対応して各種の課題も生じてくる。まず最初にビ
ジネス環境の変化を考えてみよう。現在世界中にディジタル化が進んでいる。これによりビジネス参入の障壁が低くなり、いろいろな商品のコモディティー化の速度が速くなってきている。資源のない日本にとって資源問題は重大な問題である。資源の豊富な中国やBRICS の追い上げも無視できないであろう。そのような状況下で、利益の源泉はどこに求めるかが大きな課題となる。日本の電子部品産業が世界で勝ち残るには
技術力はもちろんのこと経営手腕も問われることにな
ろう。

࿑ 8.31㩷 ⃻࿷䈱┹੎ജⷐ࿃䋨䉼䉾䊒䉮䊮䊂䊮䉰䈱଀䋩19䋩

図 8.31

現在の競争力要因（チップコンデンサの例）19）

日本の電子部品は上記のように国際的にも優位にある、とはいえ、電子部品業界も再編の足音が聞こえ

198

8.3 フェライトの誕生から実用化への道のり
8-3-1 フィリップス社との特許係争 20）てくる。モータの大手の日本電産は国内外で 27 件のフェライト産業の発展を知る上で無視できない問題

M&A を 手 掛 け、 京 セ ラ、TDK、 村 田 製 作 所 も 潤 沢にフィリップス社との特許係争問題がある。フィリッな資金力で、外延的な成長戦略を強めている。そこにプス社との特許係争の概要は岡本氏によりまとめられ

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Vol.13 2009.May

ており、図 8.32 に示したとおりであるが TDK の社史の動きを知った。住友金属工業の子会社であった住友

21）

特殊金属がフィリップス社から技術導入した経緯は社に従って、少し詳しく述べてみよう。

࿑ 8.31㩷 ⃻࿷䈱┹੎ജⷐ࿃䋨䉼䉾䊒䉮䊮䊂䊮䉰䈱଀䋩19䋩史 22）に詳しいのでそれを参照されたい。
やがてフィリップス社は、ようやく生産が始まってきたわが国のテレビ業界に対して、機先を制するような通告をよこしてきた。同社からの通告は平たく言えば、「フェライトの基本特許はフィリップス社がもっている。だからフィリップス社とフェライトの特許を契約しないとフェライトを使用したテレビは製造できない。フェライトの契約も行い、フィリップス社からテレビ製造技術を導入したらどうか」という、半ば脅しに満ちた内容だった。RCA 社からテレビ受像機製造の技術を導入し、TDK からフェライトの供給を受

࿑ 8.32 ࡈࠖ࡝࠶ࡊࠬ␠ߣߩ․⸵ଥ੎ߩ᭎ⷐ 20)

図 8.32フィリップス社との特許係争の概要

20）

けてテレビを生産していた日本のテレビメーカにとって、この通告はまさに青天の霹靂とも言うべきもの① フィリップス社の特許が成立
だった。TDK からフェライトを購入していたテレビ

1941 年（昭和 16 年）
10 月 24 日、
オランダのフィリッ

メーカーは、TDK にフェライトの特許保証を求めてプス社は、「酸素含有量を保有することを特長とする、きた。TDK は、フィリップス社の特許を認めて技術

高周波に対して磁気損失の少ない磁鉄心材料」、すなを導入するか、同特許は無効であるとして対決するか

わちフェライトに関する基本特許をオランダ政府に出の重大な決断を迫られた。



願した。

② 無効審判を請求

第二次世界大戦終了後日本を占領した GHQ が採っ

フェライトは加藤・武井両博士による日本の発明品

た政策の一つに、1949 年 8 月に公布された「連合国として特許が成立しており、TDK はその特許に基づ

人工業所有権戦後措置令」がある。これは、本来ならいて製造・販売をしている。したがってフィリップス

ば日本に出願できた連合国の特許が、交戦状態のため

社が日本で出願した特許は無効であると判断し、1954

出願できなかったので、それを救済するための措置と年（昭和 29 年）7 月 8 日、特許庁に審判請求を行った。

して出されたもので、具体的には、連合国については

反 証 の 論 旨 は 次 の よ う に な る。 第 一 に、TDK は自国で出願後 10 年以内であれば、その特許を日本に1936 年４月頃から金属酸化物磁性材料の研究を始め、も出願できるという内容だった。

1938 年 11 月 25 日に、加藤・武井両博士と特許の実フィリップス社はこの措置によって、フェライトの施契約を結びフェライトの生産と販売を行ってきた基本特許を 1949 年 11 月 17 日に日本で出願した。このこと。第二は、フィリップス社が 1941 年 10 月 24 日

特許の請求範囲は広く、たとえ製造方法が違っても、にオランダで特許を出願したときは、その技術的内製品化された場合はその特許に抵触するというもので、容は公になっていたこと。その証拠に、1940 年 10 月

この特許が成立すると、TDK も既存の技術や製造方法

23 日にフィリップス自身が TDK に対してフェライ

で類似品をつくることができなくなり、TDK にとってトコアの引合いを出し、TDK は 12 月に 6 種類 95 個

は誠に重大な内容の特許だった。この特許は、翌年 9のサンプルを輸出したこと（図 8.33 参照）23）。しかも

月 27 日付け日本特許第 184830 号として登録された。

フィリップス社が出願したフェライトコアの特性は、フィリップス社はこの特許の成立後、1952 年から

TDK がサンプル輸出したコアの特性と全く同じであ1954 年にかけて、磁性材料の改良や製造方法等に関ること。第三は、フィリップス社が日本で特許を出願する関連特許を十数件出願した。1954 年 1 月 26 日付

した当時、すでにこの磁性材料は発売されていたこと、で特許出願公告になった、フィリップス社の磁性材料

で あ る。2 年 3 か 月 に 及 ぶ 激 し い 論 戦 の 結 果、TDKの改良に関する特許がたまたま公開された。また時をの主張が通った形で結審する見通しが濃厚となった。

同じくして、住友金属工業株式会社が、金属酸化物磁性材料の製造技術をフィリップス社から導入するというニュースが報道された。これらの出来事によって
TDK は初めて、フィリップス社の特許に関する一連フェライト技術の系統化

199

図 8.33

1940 年フィリップス社からのサンプル要求の証拠の書類 20）③ 和解が、1937 年に TDK の蒲田工場での量産が始まり、オキ

1956 年（昭和 31 年）9 月 11 日にフィリップス社は、

サイドコアの商標で営業活動が開始された。カタログ

日本電子開発株式会社の谷村博蔵社長（後に松下電器に見る製品群は産業㈱副社長）を仲介役に立てて、TDK が特許庁に

図 8.35 のような広がりを示した。戦前での需要は対して請求している特許無効審判を取り下げることを軍関係が多かったが、民間では安立電気に納入された条件に、和解を申し入れてきた。

無線機用フェライトとナショナル並４ラジオ用フェラ

TDK は慎重に検討した結果、次の４点を条件としイトロッド（図 8.36 参照）などがある。ここでは戦て和解することとした。第一は、論争の対象となった

前におけるフェライト実用化への苦悩の道のりを再びフィリップス社の特許は、TDK 所有の特許とクロス

TDK の社史 25）によって追ってみる。

ライセンスとすること。第二は、同社が所有するその࿑ 8.33 1940 ᐕࡈࠖ࡝࠶ࡊࠬ␠߆ࠄߩࠨࡦࡊ࡞ⷐ᳞ߩ⸽᜚ߩᦠ㘃 20)

他の特許については、TDK に対する許諾実施料は１％とすること。第三は、TDK の製品輸出は自由とし、数量、地域は無制限とすること。第四は、この仲介斡旋について、TDK は村上義一か渋沢敬三を選任する、ということだった。交渉は予想以上の困難と時間を要したが、フィリップス社から和解の申し入れがあってから１年半を経て、1958 年 3 月 14 日に和解が成立した。
TDK にとって有利のうちに結審の見込みが強かったにもかかわらず和解の道を選んだのは、フィリップス社が多数出願している特許ごとに無効審判請求を行った場合の費用と労力を考慮したこと、テレビメー

࿑ 8.34 ᚢ೨ߦ߅ߌࠆࡈࠚ࡜ࠗ࠻ታ↪ൻߩᱧผ 20)

図 8.34

カから TDK に対して寄せられている特許保証をどう獲得するか、また、フィリップス社が保有するフェラ

戦前におけるフェライト実用化の歴史 24）

イトに関する技術をどう有利に利用するかといったことだった。このような点を考慮した上での決断だったとはいえ、和解を選択するということは、フェライト
がフィリップス社の発明であることを認め、同社が周辺特許として保有した技術を評価せざるを得なかったということであり、苦渋に満ちた決断だった。
8-3-2 フェライトの生産、販売
戦前におけるフェライトの実用化の歴史は岡本氏 24）
によって整理されており 図 8.34 に見ることができる

200

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図 8.35

カタログに見る製品群の広がり 24）このようにしてつくった酸化鉄と酸化銅に市販品の酸化亜鉛を秤量配合し、数種の試料をつくる。配合
比を違えた鶏卵の黄身ぐらいの量の材料をそれぞれに瀬戸製の乳鉢で混合し、内側が三つ割りになった二重円筒形の金型に押し込み、ハンマーで叩いて材料を圧縮し、この作業を何度か繰り返した後最後に油圧プレスで直径 1 センチ長さ 5 センチの丸棒に成型し焼成する。その試料をコイルに通して特性を測り良品か否かを判定する。良品があればその材料の配合比に従って配合し、本格生産する。ボールミルで混合した材料を、
図 8.36

松下電器製ミュー同調ラジオ（1940 年製）受信24）機（R-4M 型）

直径 7 センチ厚さ 3 センチくらいの円板状に成型し、800 度～ 850 度で仮焼する。仮焼き用の炉は、直径約① フェライトをつくる

14 センチ長さ約 70 センチの素焼きの筒にニクロム線

1937 年（昭和 12 年）
７月 21 日、機械工場 594 平方メーを巻いた手作りの炉で、半円形のフネに成型品を乗せ、トル（180 坪）、粉砕室、研究室、硝酸処理室が各 66

約 12 時間焼成して自然冷却する。トランスは高価で平方メートル（20 坪）、事務室その他 264 平方メート

購入できなかったので、焼成温度の調節は、塩水を入ル（80 坪）をもった蒲田工場が完成した。フェライれた容器の中で亜鉛電極板どうしの距離を変えること

トコアをオキサイドコアと名づけ、8 月から営業活動

で電流を調整して行った。

も兼ねて試作を開始した。

仮焼成が終ると、材料を鉄製の乳鉢に入れ 700 グラ

フェライトコアの製造は、原料となる酸化鉄と酸化ムの重さの鉄製の棒で数ミリの粒になるまで粉砕す

銅をつくることから始めなければならなかったが、こる。この作業は女子がいったが、女性の腕にとってはの作業が実に大変な仕事だった。酸化鉄は、電解鉄をなかなかの重労働だった。粉砕された材料はその後硝酸に溶かしてつくった。カマスに入って納入された

ボールミルで微粉砕する。回転中にボールミルの内電解鉄を水洗いしてゴミを除いた後、口径 40 センチ

壁に材料が付着するのを防ぐため、1 時間ごとにハン

高さ 80 センチくらいの瓶に 3 分の 1 ほど入れる。こマーで叩く。ほぼ 1 昼夜でフェライト材料が完成する。

れに硝酸を加えると強い反応を起こし、熱と猛烈な異外径、高さとも約 40 センチのボールミルで約 5 キロ

臭を放つガスを発生しながら電解鉄が溶けスラリー状

グラムの材料ができた。

になる。これを放置しておくと瓶の底に沈殿するのこのようにしてつくった材料を、水をバインダーとで、ガスコンロで加熱しては 30 分ごとに木製の棒でして使い油圧プレスで成型し、これを約 1,200 度で焼攪拌する。ガスが出なくなるまで硝酸をガラス製のサ成しフェライトコアをつくった。その後仕上げとしてイフォンで継ぎ足してはこの作業を繰り返す。排気装

鉄板の上にカーボン粉末を敷いてコア断面を削って寸置が設けられてはいたが、ガスはよく室内にこもった。

法調整を行うが、作業性は悪く歩留まりは 60％くらマスクを着けて作業をするが、布製のマスクでほとん

いと低かった。

ど効果はなかった。天気のよい日は窓を開けて仕事を当時の製品はほとんどが小型の丸棒だった。金型のしたが、雨の日は窓を開けることができず、作業者はない丸棒製品は、角板成型品の角を削ってつくった。

仕事の途中で外に飛び出して大きく深呼吸をしては仕試作品として L 形、E 形、U 形コアをつくる場合は、事を続けた。6 時間ほどたつと溶解が終り、瓶にスラ仮焼成した円板状を金鋸の歯をつぶしてつくったナイリーが溜まる。その後このスラリーを、煉瓦造りの釜フで削り、その後本焼成に付けた鉄製の乾燥鍋に汲み移し、ほぼ一日かけてガした。しかし欠けや変形が多く苦労した。

スで加熱乾燥させる。これを鍋からかき取り、外径、② フェライトコアを売る

高さとも 40 センチくらいの鉄製のボールミルに入れ、コアの試作ができても、測定器も十分な性能をもっ乾式粉砕して酸化鉄ができあがる。酸化銅の製法も酸たものがなく、フェライトとしてどのような特性を測化鉄をつくるのと同様で、作業は並行して行われた。

定してよいかもわからなかった。そこで試作品を、五電解銅は幅 30 センチ、長さ 100 センチ、厚さ 2 セン

反田（東京）にある電気試験所で検査してもらったとチくらいの板状で、これをそのまま瓶に入れて硫酸でころ、十分に製品として使用できるということがわか溶解した。

り、オキサイドコアと名づけて本格的な営業活動を始

フェライト技術の系統化201

めた。『純国産特許高周波磁心 TDK オキサイドコア』

することも期待できなかった。そこで TDK はフェラという見出しでカタログをつくり、全国の通信機メー

イトの新たな需要先として、当時成長しつつあったラカやラジオメーカに郵送した。

ジオに目標を定めて営業活動を開始した。当時ラジオ通信機器には、ドイツから輸入したダストコアが磁は、バリコンを使った同調方式を採用していたが、バ心として使われていたが、その代わりに使えるのでは

リコン方式の代わりに、コイルの中をフェライトコア

ないかと考えて、通信機器メーカ向けに営業活動を続を動かして周波数を同調させるμ同調方式に替えてもけた。当時通信機器メーカは、日本無線電信電話（現らえばフェライトが使われるのではないかと考えたわ･ 日本無線）、日本電気、安立電気（現 ･ アンリツ）、けである。

東京芝浦電気（現 ･ 東芝）、国際電気通信など 30 社ほラジオメーカは、東京には山中電機、ミタカ電機、どが、主に船舶無線機を製造していた。これらの各社

原口無線等 5 社あり、関西には早川金属工業（現 ･に、オキサイドコアとはいかなるものかを理解してもシャープ）、大阪変圧器（現 ･ ダイヘン）、松下電器産

らうことから始めて、その使い方や利点を説明するた業等の 5 社があった。松下電器産業株式会社は最後発めに日参した。そのような中で、安立電気株式会社がメーカだったので、何か製品としての特長を出そうと無線機用として初めてオキサイドコアを採用した。ましていたところであり、TDK は松下電器産業㈱に積た、カタログ郵送の反響としては、大阪の同盟通信社

極的なアプローチを続けた。

から引合いを受け注文を得た。同盟通信社は自社で通1940 年（昭和 15 年） 5 月、松下電器産業㈱への売信機をつくっており、日本でも磁心をつくる会社がでり込みがようやく成功し、丸棒形コア（直径 10 ミリ、

きたことに大変驚いた。しかし他のメーカでの採用は

長さ 40 ミリ）を約 10 万個受注した。前年の年間総生遅遅として進まず、創立 2 ～ 3 年目のユーザは、この産数量が 3 万 7,000 個であるのと比較すれば、この注2 社だけだった。

文がいかに大きなものであったかがわかろう。松下電

営業初年度（1937 年）の売上は個数にして 372 個。

器産業㈱が採用したのに引き続き、12 月にはミタカ

DR（ドラム）型 106 個、R（丸棒）型 90 個、EI 型が電機株式会社がフェライトを高周波コイルに使用する

65 個で、ほとんどは安立電気㈱へ販売したものだっことが決まった。同社は、主に朝鮮（当時の国名）にた。平均単価 3 円 50 銭。年間売上金額にして 1,297

製品を出していた。この地域は山岳が多く、より高感

円 50 銭は、1 か月分の人件費も賄えない額だった。

度が要求されることからフェライトを採用することに生産が 10 倍以上となり 1 万 4,952 円を売り上げた翌したものである。これらラジオ分野への売り込みが年でも、社員約 30 名の年間人件費を満たすには至ら

成功することによって、ようやく TDK は経営の目処なかった。

がついてきた。この年の売上は、前年に比べ 3 倍近い

なお、TDK のフェライト出荷数量の推移は 図 8.37

14 万 4,000 円弱を計上した。

のとおりで、戦前の 1945 年迄に 500 万個を生産して8-3-3 戦後におけるフェライト産業の発展いる。

戦後におけるフェライト産業の発展は 図 8.1 のソ
フトフェライトの生産金額の推移に見られるように目ざましいものがあるが、再度 TDK の社史 26）によって10 年単位でその進展を追ってみよう。
① フェライト工業化の手がかりを確保（1947 ～1956 年）1947 年（ 昭 和 22 年 ） 10 月、GHQ（ 連 合 国 総 司 令部）は、従来使用されていた並 4 式ラジオの製造を中止してスーパーヘテロダイン方式に切り替えよとの指令を出した。それは TDK にとっては、まさに朗報だっ  ࿑ 8.37 TDK ߩࡈࠚ࡜ࠗ࠻಴⩄ᢙߩផ⒖ 20)

図 8.37

TDK のフェライト出荷数の推移

24）た。なぜなら同方式のラジオには IFT が使用され、この IFT にはフェライトコアが使われるからである。

202③ 松下電器からの受注

GHQ 指令とともに、TDK には全国のセットメーカか

無線機器におけるフェライトコアの採用は思うよう

ら注文が殺到し、フェライトは売り手市場となった。

には伸びなかったし、また、すぐに需要が大きく成長

1949 年と続く 1950 年は、営業成績はラジオ用コア

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の旺盛な需要を背景に順調に推移していたが、わが国② エレクトロニクス市場拡大期（1956 ～ 1966 年）

経済はデフレ政策、いわゆるドッジ旋風のあおりをま1956 年（昭和 31 年） は、「エレクトロニクス元年」

ともに受けて金融不況が訪れた。ラジオの売上は減少

すなわち電気工業から電子工業への転換期の幕開けとし、取引先の支払い条件も悪化した。しかしフェライ

言えよう。1959 年 4 月の皇太子ご成婚、1964 年の東ト自体の需要は安定しており、危機感はさほど切迫し京オリンピックなど全国民の耳目を集める出来事が続たものではなかった。国内ラジオメーカが軒並み青息き、テレビ、トランジスタラジオを中心とした家庭電

吐 息 の 中 で、1948 年 の TDK の コ ア の 生 産 量 が 約 71

化ブームが到来した。

万個だったのに対し、1949 年には 131 万個以上とほ当時のフェライトコアの三大用途は、テレビ、ラジぼ倍増した。これはアマチュアのラジオ自作ブームに

オ、通信機である。TDK はこのような環境や市場の乗って、部品、コイルメーカが新たに取引先になった動きに対応し、新工場の相次ぐ建設、増産、中央研究からだった。1949 年のコアの販売比率は、セットメー所の新設、製品群の拡大、事業部制組織の採用、輸出

カ 4 に対して部品メーカが 6 となっていた。

の拡大など、積極的な事業拡大を図り、企業基盤を大1950 年 6 月に発生した朝鮮戦争を契機に、わが国きく広げたときだった。

の産業は本格的に成長を始めた。1951 年 9 月にラジ

フェライトについても開発が進み、通信機用コア

オの民間放送が開始され、ラジオが急速に普及し始めは 1960 年 3 月 に H5A 材、1961 年 10 月 に H6B 材 がた。そのためフェライトの受注はさらに伸びた。中間

相次いで開発された。どちらも他に類を見ない高性能周波トランス、高周波用コア、そして新たに登場したを有しており、通信機分野への参入が可能となった。

ポータブルラジオのアンテナ用コアなど、フェライト

フェライト磁石は 1960 年 7 月の発売以来、テレビ偏コアの用途はさらに広がっていった。

向補正用、小型モータ、電気時計用など新しい市場を1952 年に日本電信電話公社が設立され、通信機の次々に開拓して業績を伸ばしてきた。またパラメトロ

市場は新たな局面を迎えた。またポータブルラジオがン、メモリーコア、メモリーマトリックスなどのコン市場に登場し、これが新たな需要をつくりだした。10

ピュータ関連製品も、1960 年代半ば頃から本格化し

月 に は 三 洋 電 機 ㈱ 製 の ポ ー タ ブ ル ラ ジ オ に TDK のてきたわが国電算機メーカの勃興と歩調を合わせ、電フェライトアンテナが採用されるなど、売上は 1951

算機用記憶装置関係、自動制御装置、小型会計機用演年に比べて倍増した。

算装置などを主製品に数々の新製品が販売された。

1953 年になるとラジオ市場は一段と活況を呈した。

③ 激動のエレクトロニクス産業（1967 ～ 1976 年）

ラジオは据え置き型に変わってポータブル型が一般家

この時期は電子工業界を取り巻く環境が激しく変化

庭に急速に普及した。また、新しいマスメディアとしし、それに対応して TDK の動きも極めてダイナミッてテレビが登場してきた。白黒テレビは、冷蔵庫、洗クに変化した。わが国の経済は成長を続け、エレクト濯機と並んで「三種の神器」として消費者の憧れの的

ロニクス市場は民生用、産業機器用両市場とも裾野がとなった。テレビはこの年の 8 月から民間放送が相次広がった。日本の家電製品は低価格を武器に、アメリいで始まったが、TDK は 1951 年 3 月にはテレビ用コ

カ市場を中心に輸出が大幅に伸びた。その結果貿易摩アの製品化に成功していた。
先の需要に対応して、フェ擦が生じ、1971 年（昭和 46 年） 8 月のいわゆるニク

ライト素材を生かし、新製品をつくりだす開発活動とソンショックによって為替レートが切り上がり、経済

営業活動が相まって、テレビ増産の波に乗って売上を活動は混乱の度合いを高めた。また 1973 年には石油

急速に伸ばすことができた。

ショックが全世界を襲い、わが国の産業と経済界は大創業以来、フェライトコアは実質的に TDK の独占

きな打撃を受けた。

市場であり、独占企業としての利益と苦労を味わってフェライトコアとセラミックコンデンサは、1960

きた。しかし 1955 年東北金属工業㈱（現・トーキン㈱）年代半ばは、カラーテレビの対米輸出と白黒テレビとと東京通信工業㈱（現・ソニー㈱）が通信機市場に焦ラジオの国内需要を背景に順調に推移した。また急速点を当ててフェライト事業を開始した。TDK にとっに生産が伸びたカラーテレビ向け新製品が売上に貢献て新たなフェライトの競合社が出現した。この年の営した。1969 年はカラーテレビの生産は最盛期を迎え

業成績は、前半は不振だったが後半に入りポータブル

た。セットメーカの増産の波に乗り、フェライトコア

ラジオの売れ行きが急増し、前半の不振を一掃できた。

の売上高は 1965 年から 1970 年までの期間で約 3 倍に1955 年 9 月、電電公社から搬送電話用にフェライ

成長し、コンデンサも 1969 年には 8 か月連続売上新

トコアを初めて 2,000 組受注した。

記録を達成するという活況を呈した。また、企業へのフェライト技術の系統化

203

電子計算機の導入が本格的に進み始め、設置台数は1966 年には 2,000 台を突破した。情報化社会の誕生を背景に、パラメトロン式電子計算機とコアメモリーを使用した記憶装置に加えて、電算機用磁気ヘッドという大型製品をこの市場に投入した。
フェライト磁石は、鋳造磁石に比べて多様な形状が容易に製造でき、しかも価格が安い。そのため従来の市場に加えてスピーカ、チャックなど用途が拡大し、特にスピーカ用磁石は 1968 年頃から急激に成長した。
高級ステレオは、1 台で多数のスピーカを使うため需

５）一ノ瀬昇、日口章 編著：“磁石材料の新展開”工
業調査会 P154（1988）
６）日本ボンド磁性材料協会：BM News Vol.37 P145
（2007）
７）同上 P74（2006）
８）日本電子材料工業会マグネット部会：“マグネッ
ト中国調査報告書”（2000）
９）日本ボンド磁性材料協会：BM News Vol.37 P144
（2007）

要が増えたもので、フェライト磁石はアルニコ磁石に10）同上 Vol.36 P152（2006）

とって代わった。

11） 一ノ瀬昇、山本孝 編著：“積層セラミックス技術④ エレクトロニクス市場の多様化（1977 ～ 1988 年）のすべて”日刊工業新聞社（2008）

この期間は、製品の軽薄短小が一層進み、それに対

12） 日本セラミックス協会編：“セラミックスの電磁応するために部品のチップ化が求められるようになっ

気的・光学的性質” 日本セラミックス協会 P79た。このニーズに対応するべく、TDK は面実装部品（2006）と実装機械の両面からアプローチを図る、トータル

13）長谷川統久：FC レポート Vol.26 P83（2008）

SMT という考えで対応を進めた。

14）田口仁、武石卓、諏訪建一郎：日本応用磁気学会

一例をあげれば、1980 年 1 月には巻線型リードレ

誌 Vol.21 P901（1997）

スコイルを発売するなどチップ部品の拡販を急ぎ、新15）Y. Ogata, Y. Kubota, T. Tamaki, M. Tokunaga

市場の占有を狙った。またこれらに先立つ 1979 年 10

and T. Shinohara：IEEETrans. Mag.Vol.35

月、チップ部品自動装着機アビマウントを発売した。

P3334（1999）⑤ 不況下のエレクトロニクス産業（1989 ～ 1998 年）
世界的規模で政治、社会、経済、産業の構造が大きく変動し、それらが直接的に企業活動に影響を与える時代に入った。さしもの好景気もバブルがはじけた後

16）日立金属製品紹介：日立金属技報 Vol.24 P66（2008）
17）日立金属エレクトロニクス材料・部品カタログ
P22（2008）

は不況に転じ、もはやかつてのような高度成長が期待

18）電子情報技術産業協会：電子部品部会推計（2007）

できなくなった。その結果、つくれば売れるという時

19）岡本明：フルラス・岡崎記念会；フルラス賞 30

代は終り、市場のニーズをきめ細かくつかんだ商品でないと売れない時代になってきた。
一方、円高傾向はますます進行し、ついには１ドルが 80 円台の時代に突入した。国内の空洞化が深刻化する中で、企業の海外シフトは好むと好まざるとにか

周年記念講演会予稿集 P4（2008）
20）同上予稿集 P51（2008）21）TDK 編：“TDK60 年史”P60（1995）
22）住友特殊金属 編：住友特殊金属三十年史 P29（1995）

かわらず進み、
海外生産はますます大きくなっている。

23）文献 19）P55（2008）

これまで TDK の高収益を支えてきたフェライトや磁24）文献 19）P51-53（2008）

気テープは成熟製品となり、もはやかつての高収益商

25）文献 21）P129（1995）

品ではなくなった。

26）文献 21）P200（1995）〈参考文献〉
１）JEITA 電子部品部：JEITA Rev. Vol.566P1（2008No.6）２）日本ファインセラミックス協会：“2008 年ファイ
ンセラミックス産業動向調査”日本ファインセラ
ミックス協会 P26（2008）
３）増澤清幸：セラミックス Vol.42 P798（2007）
４）日本電子材料工業会フェライト部会：“ソフトフェ

204

ライト中国調査報告（2002）

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.13 2009.May

4㧕T, Akashi 㧦Trans. JIM Vol.2㧔1961㧕
5㧕Y. Shichijo, G.. Shichijo and E. Takama㧦J. Appl. Phys. Vol.35ާCommunicationި
P1646㧔1946㧕
6㧕૑෹․ᱶ㊄ዻ ✬㧦૑෹․ᱶ㊄ዻਃචᐕผ P29㧔1995㧕
7㧕A. Cohardt㧦J. Appl. Phys. Vol.38 P1904㧔1967㧕

9 フェライト技術の系統化

8㧕↰ญੳ‫ޔ‬ᱞ⍹ථ‫⸰⺪ޔ‬ᑪ৻㇢㧦ᣣᧄᔕ↪⏛᳇ቇળ⹹ Vol.21 P901㧔1997㧕
9㧕Y. Ogata, Y. Kubota, T. Takami and T. Shinohara 㧦IEEE Trans. On Magnetics

フェライトが工業化されてから約 75 年が経過した。

Vol.35 P3334㧔1999㧕
ズは高まるばかりであり今後の進展が期待できる。

よく知られているように、1950 年から 1980 年迄の 30
年間はフェライトの学問と工業が世界各国で飛躍的に発展したフェライトの黄金時代であった。今もフェライトの生産は 図 8.1、8.3 に見られるようにそこそこの生産は行われているが、生産量では、中国、韓国、インドなどに追い抜かれつつある。ここではフェライ
ト技術を系統化し、フェライト産業の今後の発展を期待したい。

9.1 ソフトフェライト技術の系統化
࿑ 9.1 ࠰ࡈ࠻ࡈࠚ࡜ࠗ࠻ᛛⴚߩ♽⛔ൻ

ソフトフェライト技術の系統化 1）

図 9.1

日本のソフトフェライトの系統化は杉本氏 1）のフェ

ライトの歴史を基にして作成すると 図 9.1 のようにな

る。戦前の Cu-Zn フェライトから戦後は Mn-Zn およ

TV や 搬 送 電 話 用 コ ア が 主 な 用 途 で あ っ た Mn-Zn

び Ni-Zn に変遷している。そして、フェライトの生産

系フェライトも 1975 年頃からスイッチングトランス

量は 1951 年に開始した民間放送に伴うスーパーヘテに用いられるようになり、特性改善への努力が続けら

ロダイン方式のラジオ受信機の普及、1953 年からの白れている。図 9.3 に Mn-Zn 系フェライトの初透磁率

黒 TV の放送開始、それに続くカラー TV の普及など

μ i の驚異的な改善の経過を示した。この技術改善にによって急速に増加していった。日本の伝統的なソフはセラミックス特有の微量添加物の効果が効いていトフェライトである Cu-Zn 系フェライトは 1970 年頃

る。1961 年に Akashi ら 3）による微量の SiO2, CaO 添には工業的な生産が中止され、これに代わって低温焼加により、世界で最も低損失の Mn-Zn 系フェライト

結が可能な Ni-Cu-Zn 系フェライトが登場する。この系が登場したのである。その後多くの研究者らにより初のフェライトは 1000℃以下での焼結が可能であり、銀透磁率μ i の改善は進められ、Shichijo et al.4）らによ電極との積層化が可能なことから 図 9.2 の積層インダ

る真空焼結によりμ i は 20,000 を超えるようになった。

1）

クタに使用されている 。この積層化部品は日本以外の国ではマネのできない材料およびプロセス技術を活用しており、世界のシェアーを独占している。TV の薄型化や携帯電話の普及に伴い積層インダクタのニー

デジタル情報機器の進化を支えるノイズ対策部品
1970

1980

1990

2000

●デジタル機器のノイズ規制●GPSカーナビシステム登場●IBM-PCパソコン発売●CBトランシーバブーム（米）●自動車電話開始●CDプレーヤ発売●携帯電話開始●家庭用VTR発売●家庭用電子ゲーム機普及●パソコン（AppleII）発売（米）●デジタルビデオカメラ発売●インベーダーゲームブーム●チップ部品の構成比率高まる［フェライト積層技術］
チップ
チップフェライトビーズ
チップ
アレイタイプフェライトビーズ 高インピーダンス
フェライトビーズ
4.5×1.6（2倍） 600Ωタイプ（2倍） 8回路内蔵
1.6×0.8倍（2倍）

フェライトビーズ

巻線型

チップコイル
4.5×3.2（2倍）●USB 2.0
登場●インターネット本格化●USB登場●IEEE1394登場

チップ
フェライトビーズ
1.0×0.5倍（2倍）［高周波対応設計技術］
GHz帯対応チップ
フェライトビーズ フェライトビーズ
1.6×0.8（2倍） 0.6×0.3倍（4倍）

フェライトビーズ
小型タイプ
巻線型

チョーク用

巻線型

チップコイル
3.2×2.5（2倍）

薄膜型

積層型

積層型

積層型 巻線型 薄膜型
チップ チップ チップ
コイル コイル コイル
1.0×0.5 1.0×0.5 0.6×0.3（4倍）（4倍）（4倍）

チップコイル（2倍）

DC用

巻線型

チップコイル チップコイル チップコイル チップコイル
チップコイル チップコイル
チップコイル
3.2×1.6 3.2×1.6 2.0×1.25
1.6×0.8 1.6×0.8
2.0×1.25
1.6×0.8
（2倍）
（2倍）
（2倍）
（2倍） （2倍）（2倍）（2倍）［薄膜コイル形成技術］
DC電源用
巻線型
薄膜型
積層型
チップタイプ チップタイプ（2倍） 巻線型
チップタイプ
チップタイプ（2倍）
3.2×1.6（2倍）（2倍）［薄膜外部電極形成技術］

薄膜型

巻線型

［高精度・高密度コイル形成技術］

図 9.2

薄膜型チップタイプ
2回路内蔵
（2倍）
巻線型チップタイプ
2.0×1.25（2倍）

積層インダクタ部品の変遷 2）

フェライト技術の系統化

205

生産をひかえていたが、理研の Bi2O3 入り Ba、Sr 系フェライト磁石の特許が認められると、日立金属、TDK、三菱電機などが、1965 年頃から生産を開始した。その後、東北金属、住友特殊金属、東京フェライト製造なども参入した。その単価の安さからフェライト磁石
はもてはやされ、日本はもとより世界中でフェライト
磁石産業は拡大していった。

(kJ/m3)(MGOe)

図 9.3

࿑ 9.3 㧹㨚㧙㨆㨚♽ࡈࠚ࡜ࠗ࠻ߩೋㅘ⏛₸Ǵi ߩᄌㆫ 1)

Ｍｎ－Ｚｎ系フェライトの初透磁率μ i の変遷

1）

800

100

720

90

640
560

80
70

480

60

400

50

320

40

240

30

100

20

Nd-Fe-B

Sm2Co12

日本では、短波およびマイクロ波用のフェライトとSmCo5

して、戦前は Mg 系フェライトが商品化されていたが、これらが主流となった。YIG は損失が小さいことからマイクロ波デバイスに多用されている。単結晶や薄膜も用いられている。現在は携帯機器用の SAW フィ
ルタなどが主力製品である。

アルニコ

最大エネルギー積

戦後 YIG やフェロックスプレーナが開発されると、

80

10

72

9

64

8

56

7

46

6

40

5

32

4

24

3

16

2

Nd プラマグアルニコ 5KS 鋼

La-Coドープ Sr 系フェライト

湿式成形
MK 鋼

フェライト
Ba 系異方性

乾式成形

磁気記録材料の栄枯盛衰は劇的という他はない。日本が世界に誇りうる高度な技術の結晶として栄華を極めた磁気記録産業は後発の光磁気記録にあっという間
に置き換わっていった。磁気ヘッド材料にもフェライ

81

Ba フェライト発明（フィリップス）
Ba フェライト発明（フィリップス）
Ba 系
Co フェライト発明（加藤・武井） 等万性
商品化
1930

1940

1950

1960

Sr 系プラマグ
Sr 系等方性
1970

1980

1990

2000（年）

トが当初は使用され、Ni-Zn 系ホットプレスフェライ
図 9.4

トや Mn-Zn 系単結晶が多用されたが、櫂動ノイズの

ハードフェライト技術の系統化 5）問題が解決されぬまま使用されなくなった。
メモリコアとしての Mn-Mg 系フェライトも一時は1967 年頃から Ba 系フェライト磁石に代わって Sr

コンピュータの主役であったが、半導体メモリの台

系フェライト磁石が生産されている 7）。Ba より Sr 系

頭によってフェライトメモリは駆逐され、1985 年頃

フェライトの方が抗磁力（Hc）が大きく、キュリーには姿を消してしまった。磁気バブルデバイスの開発

温度が高いなどの特色があるためである。しかし、も多くの研究所で試みられたが、実用化迄には至らな

1990 年代からわが国の焼結フェライト磁石、フェラ

かった。

イトボンド磁石の生産は伸びが鈍化している。これは画期的な磁石特性を有する Nd-Fe-B 磁石が登場した

9.2 ハードフェライト技術の系統化ためである。

ハードフェライトの系統化を日本電子材料工業会のい状況下で朗報が飛び出した。それは TDK8）や日立

資料 5）をベースに示せば 図 9.4 になる。加藤、武井両

金属 9）の技術者らによる La-Zn、La-Co 置換 Sr 系フェ氏により発明された Co 系 OP 磁石は磁気選鉱機用にライト磁石の開発である。フェライト磁石ではもはやのみ使用され生産量はたいしたことはなかった。1952

改良は無理と思われていた特性の上限値を突破した高年にフィリップス社から Ba 系、Sr 系フェライト磁石

性能 Sr 系フェライト磁石の登場である。エネルギーが発表されると日本の研究所でも研究が進み、日本で積が５MGOe を超える強力な磁石は、モータ類の小の生産も検討された。住友金属工業は将来フェライト型化に貢献し用途の拡大につながるものと期待されて磁石が重要な位置を占めると予見して 1956 年 9 月にいる。

上記のようにフェライト磁石工業界にとっては厳し

6）フィリップス社と技術提携し生産を開始した 。他の国内の企業はフィリップス社の特許がネックになって206

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.13 2009.May

〈参考文献〉

５）日本電子材料工業会：“磁石のはなし”P4（2001）

１）杉本光男：日本応用磁気学会誌

Vol.23

P1729（1995）（1999）
M. Sugimoto：J. Am. Ceram. Soc. Vol.82

P269７）A. Cohardt：J. Appl. Phys. Vol.38 P1904（1967）８）田口仁、武石卓、諏訪建一郎：日本応用磁気学会（1999）
２） 村田製作所発行：メタモルフォシス Vol.9

誌

Vol.21

P901（1997）９）Y. Ogata, Y. Kubota, T. Takami and T.

P8-9（2003）
３）T, Akashi ：Trans.

６）住友特殊金属 編：住友特殊金属三十年史 P29

JIMVol.2（1961）

４）
Y. Shichijo, G.. Shichijo and E. Takama：J. Appl.

Shinohara ：IEEE Trans. On Magnetics Vol.35
P3334（1999）

Phys. Vol.35〔Communication〕P1646（1964）

フェライト技術の系統化

207

10 考察とまとめ
1932 年 加 藤・ 武 井 両 氏 に よ り 発 明 さ れ た 酸 化 鉄

発展を見るとき、後発からの追撃で今の座を奪われか）を主成分とするフェライトについてその技ねない。わが国のセラミック電子部品産業が生き残れ術の系統化を行った。フェライトを含めた日本の電る条件は、独創的な技術で 21 世紀が求める電子材料

子部品・デバイスが世界生産額 63 兆 7747 億円（対前を提供し続ける以外には道はない。フェライト部品産

年比 107％）のプラス成長の中で、日系企業の生産額

業はセラミックコンデンサ部品などと比べると峠を越は 18 兆 6622 億円（対前年比 105％）と世界生産額のえた感があるが、さらなるフェライトの進化を信じた

29％を占めており、今やわが国からの部品供給がなけい。フェライトが日本発信の技術であることに自負をれば、大半の電子機器が世界で生産できない状態にもって、今後は産官学が連携して世界に先駆した材料なっている。このような状況はしばらくは続くものと開発のスタートをしなければならない。

（Fe2O思われる。しかし、中期的には周辺諸国の著しい技術

謝辞
資料収集に当っては以下の学協会、企業の方々のご協力を頂きました。
厚くお礼申し上げます。また、（社）電子情報技術産業協会 電子部品部部長代理 佐藤秀樹氏、日経 BP 社テクニカルライター 岡本明氏には年表、統計データ等についてコメントを頂きました。

208

日本セラミックス協会

電子情報産業技術協会

日本ボンド磁性材料協会

日本ファインセラミックス協会

ＴＤＫ（株）

太陽誘電（株）（株）村田製作所

日立金属（株）

住友特殊金属（株）（株）東芝

日本電気（株）

京セラ（株）

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.13 2009.May11 登録資料候補一覧
フェライト登録候補一覧
１１．フェライト登録候補一覧

番号

名

称

資料
形態

所在地

製作者

製作年

選

定

理

由

１

巻線チップインダクタ

展示

群馬県吾妻
市

太陽誘電

1980

携帯、ディジタル機器の普及により使用された小型、高性能な角型チップインダクタ２

各種ソフトフェライト

展示

東京都港区

日立金属

1990

酸化鉄を主成分とする軟質の磁性材料、電気抵抗が高く、高周波領域での磁性が優れている

３

スイッチング電源用小形
電源トランス

展示

秋田県にか
ほ市

TDK

1975

４

フェライト磁石

展示

東京都港区

日立金属

2000

自動車用ブラシ付DCモータなどに使用される低コスト
フェライト磁石

５

アイソレータ CES 20

展示

京都府長岡
京市

村田製作
所

2005

イットリウム、鉄、ガーネットを用いた携帯電話機用小型
アイソレータ６

世界最初のトランス用
フェライトコア

展示

秋田県にか
ほ市

TDK

1930

加藤、武井両氏によるフェライトを用いた世界初のトランスとフェライトコア

７

中間周波トランスの構造とフェライト

展示

秋田県にか
ほ市

TDK

1947＾
〜
1980

スーパーヘテロダイン方式のラジオに使われた中間周波ト
ランスとコア材料

８

初期のフライバックトラ
ンスとフェライトコア

展示

秋田県にか
ほ市

TDK

1955

初期の白黒TVに使用されたフライバックトランスとフェ
ライトコア

９

フェライト電波吸収体

実体

千葉県市川
市

TDK

1969

磁気緩和現象に着目した新しいタイプの電波吸収体

１０

磁気ヘッド

展示

山梨県南ア
ルプス市

TDK

1970

磁気媒体を磁化することで信号を記録、再生、消去ができる磁気ヘッド

１１

積層チップインダクタ

展示

秋田県にか
ほ市

TDK

1980

フェライトと導体材料をミクロンオーダで積層した超小型
インダクタ

１２

積層チップLC フィルタ

展示

秋田県にか
ほ市

TDK

1983

フェライトと誘電体セラミックスを一体積層、同時焼成して作製した超小型フィルタ

１３

トランス用フェライトコ
アの代表形状

展示

秋田県にか
ほ市

TDK

1960～
2005

Mn-Zn系フェライトを用い小型化、高効率電源トランス

Mn-Zn系、Ni-Zn系フェライトを用いた小型トランス用
フェライトコア１２．付録、ＪＩＳ用語集（JIS R 1600）

161

フェライト技術の系統化

209

付録、ＪＩＳ用語集（JIS R 1600）

210

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.13 2009.May

国立科学博物館
技術の系統化調査報告 第 13 集
平成21（2009）年5月29日■編集

独立行政法人

国立科学博物館

産業技術史資料情報センター（担当：コーディネイト・エディット 永田 宇征、エディット 大倉敏彦・久保田稔男）■発行

独立行政法人

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TEL：03-3822-0111■デザイン・印刷株式会社ジェイ・スパーク