JP2003267777A

JP2003267777A - フェライト材料及びこれを用いたフェライトコア

Info

Publication number: JP2003267777A
Application number: JP2002073056A
Authority: JP
Inventors: Hidehiro Takenoshita; 英博竹之下
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-03-15
Filing date: 2002-03-15
Publication date: 2003-09-25
Anticipated expiration: 2022-03-15
Also published as: JP4303443B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高いBs値、高い透磁率、高い抵抗値と磁歪率が
小さい事を同時に実現したフェライト材料を提供する。【解決手段】Fe、Mn、Zn、およびNiの酸化物からなる特
定組成の主成分に対して、副成分としてBi、Zr及びYの
酸化物を所定量含有するフェライト材料とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フェライト材料に
関する。特に、高飽和磁束密度、高透磁率、高抵抗及び
圧縮応力に対してインダクタンスの変化の少ないフェラ
イト材料、及びこれを用いたフェライトコアに関する。

【０００２】

【従来の技術】フェライト材料は、インダクター、変圧
器、安定器、電磁石およびノイズ除去等のコアとして広
く使用されている。特に、近年、携帯電話やノート型パ
ソコン等、バッテリー駆動の携帯機器の小型・薄型化の
進展と共に、これらの携帯機器に求められる電源も小型
・薄型化の要求が強くなっている。この小型・薄型化に
伴って、上記インダクタ−用のコアも小型化されること
から大きな電流を流しにくくなっており、体積が小さく
ても大きな電流を流すことの出来るフェライト材料が求
められ、飽和磁束密度の高いフェライト材料が望まれて
いる。

【０００３】即ち、フェライト材料をコア形状とし巻き
線を施してコイルとした場合に、巻き線に加える電流を
大きくするほど生じる磁束密度が大きくなるが、ある一
定値で飽和してそれ以上にはならないという特性があ
る。この時の磁束密度が飽和磁束密度（以下Bs値）であ
り、このBs値を超える範囲の電流を流すと発熱等の不都
合が生じてしまう。従って、Bs値が高いほど大きな電流
を流すことが出来るのである。

【０００４】また、これらの携帯機器に求められる部品
の高インダクタンス化の要求も強くなっている。そこ
で、小型化してもインダクタンスの大きいフェライト材
料が求められ、インダクタンスの材料特性である透磁率
の高いフェライト材料が望まれている。

【０００５】また、機械強度の確保、耐湿性の向上、保
形性の維持を目的としてドラム型などの磁心に巻線を施
した後に樹脂の塗装や成型の外装が行われる。しかし、
このように樹脂外装材の施された固定コイルやフィルタ
ー等のインダクタデバイスでは、外装材の硬化、収縮に
伴う応力変化により、インダクタンスの変動を生じる
が、この変動状態は外装樹脂量や硬化温度の製造条件に
より左右されるのでインダクタンスにばらつきが生じる
のを避けられず、そのためにインダクタンス公差の小さ
い高精度のものが得られないという欠点がある。従っ
て、応力変動に対してインダクタンス変化の小さい（磁
歪率の小さい）磁心の開発が望まれている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、一般的に用
いられるフェライト材料では、高いBs値、高い透磁率、
高い抵抗値及び磁歪率の小さい材料は同時に実現できな
いとされている。

【０００７】一方、フェライト材料に各種添加物を加え
ることによって特性を高めることも提案されており、特
開平6-295811号公報によれば、Fe₂O₃が48〜50モル％、Z
nOが15〜25モル％、CuOが2.5モル％以下及びNiOが22〜3
7モル％を主成分としたフェライト材料にMoO₃を3000ppm
添加することにより透磁率が390、Bs値が4250と高くす
ることが示されている。

【０００８】しかしながらまだ、いずれも上記問題点で
の高いBs値、高い透磁率、高い抵抗値及び磁歪率の小さ
い特性を同時に実現するものではなかった。

【０００９】また、特開2001-44016によれば、Fe₂O₃が4
8〜50モル％、CuOが3.0モル％以下及びZnO／NiOのモル
比が0.6〜0.8を主成分としたフェライト材料にBi2O3を
0.05〜0.2重量部、V2O5を0.05〜0.2重量部添加すること
により透磁率が250以上、Bs値が450以上と高くすること
が示されている。

【００１０】しかしながらまだ、いずれも上記問題点で
の高いBs値、高い透磁率、高い抵抗値及び磁歪率の小さ
い特性を同時に実現するものではなかった。

【００１１】そこで、本発明は高いBs値、高い透磁率、
高い抵抗値及び磁歪率の小さい特性を同時に実現したフ
ェライト材料を得ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明のフェライト材料
は、Fe、Mn、Zn、Ni、Bi、ZrおよびYの酸化物からな
り、FeおよびMnをそれぞれFe₂O₃換算で48〜50モル%、お
よびMnO換算で0.01〜1モル%含有し、かつZnO/NiOのモル
比が0.5〜1.2である主成分に対して、副成分としてBi、
Zr及びYをそれぞれBi₂O₃換算で0.01〜2.0重量部、ZrO₂
換算で0.001〜0.1重量部およびY₂O₃換算で0.001〜0.1重
量部含有することを特徴とする。

【００１３】また、前記フェライト材料100重量部に対
して、副成分として更にSi、Cu、Al、Ca、Mg及びMoの酸
化物を、SiO₂換算で0.2〜2.0重量部、CuO換算で1〜4重
量部、Al₂O₃換算で0.01〜0.5重量部、CaO換算で0.01〜
0.5重量部、MgO換算で0.01〜2.0重量部、及びMoO₃換算
で0.01〜0.5重量部含有することを特徴とする。

【００１４】また、本発明のフェライト材料は、Feを主
成分とするスピネル構造の酸化物を主体とし、Zn、Niま
たはCuのうち少なくとも１種を主成分とするスピネル構
造以外の酸化物の含有量が5.0体積%以下であることを特
徴とする前記フェライト材料であることを特徴とする。

【００１５】また、本発明のフェライト材料は、前記Z
n、NiまたはCuの少なくとも１種を主成分とするスピネ
ル構造以外の酸化物の90体積%以上が結晶粒子からなる
ことを特徴とする。

【００１６】また、本発明のフェライト材料は、前記の
主成分と副成分の合計含有量が99〜99.99重量％、平均
結晶粒径が1〜20μm、かつ焼結密度が5.0g/cm³以上であ
ることを特徴とする。

【００１７】更に、本発明のフェライトコアは、上記フ
ェライト材料でもって所定形状になしたことを特徴とす
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明のフェライト材料において
は、Fe、Mn、Zn、Ni、Bi、ZrおよびYの酸化物からな
り、FeおよびMnをそれぞれFe₂O₃換算で48〜50モル%、お
よびMnO換算で0.01〜1モル%含有し、かつZnO/NiOのモル
比が0.5〜1.2である主成分に対して、副成分としてBi、
Zr及びYをそれぞれBi₂O₃換算で0.01〜2.0重量部、ZrO₂
換算で0.001〜0.1重量部およびY₂O₃換算で0.001〜0.1重
量部含有することがBs、透磁率および抵抗値を高くする
ために重要である。

【００１９】本発明のフェライト材料において、FeをFe
₂O₃換算で48〜50モル%含有させるのは透磁率を低下させ
ずに更にBs値を高くすることができるためであり、48モ
ル%未満であると透磁率とBs値が低下し、50モル%より多
いと抵抗値が低下するという問題が生じる。また、Mnを
MnO換算で0.01〜1モル%含有するのは、透磁率を低下さ
せずに更にBs値を高くするためであり、0.01モル%未満
であると透磁率とBs値が低下し、1モル%より多くても透
磁率とBs値が低下するという問題がある。また、ZnO/Ni
Oのモル比を0.5〜1.2としたのは、透磁率を低下させず
にさらにBs値を高くするためであり、前記モル比が0.5
未満であると透磁率が低下し、1.2より大きいとBs値が
低下するという問題がある。副成分としてBiをBi₂O₃換
算で0.01〜2.0重量部含有するのは、透磁率とBs値をと
もに高くし、焼結性も良くするためであり、0.01重量部
未満であると焼結性が悪化し、2.0重量部より多いと透
磁率とBs値が低下するという問題がある。また、副成分
としてZrをZrO₂換算で0.001〜0.1重量部含有するのは、
透磁率とBs値をともに高くする為であり、0.001重量部
未満であると透磁率とBs値が低下し、0.1重量部より多
いと透磁率、Bs値と抵抗値が低下するという問題があ
る。また、副成分としてYをY₂O₃換算で0.001〜0.1重量
部含有するのは、透磁率とBs値を低下させずに抵抗値を
高くするためであり、0.001重量部未満であると抵抗値
が低下し、0.1重量部より多いと透磁率とBs値が低下す
るという問題がある。

【００２０】更に高いBs値と高い透磁率を同時に実現す
るためには、Fe₂O₃を48.5〜49.5モル%、MnOを0.1〜0.5
モル%、ZnO/NiOのモル比を0.8〜1.1である主成分に、副
成分としてBをBi₂O₃換算で0.1〜1.0重量部、ZrをZrOを
換算で0.001〜0.01重量部、YをY₂O₃換算で0.001〜0.01
重量部含有することがより好ましい。

【００２１】また、本発明のフェライト材料において
は、副成分として更に副成分としてSi、Cu、Al、Ca、Mg
及びMoの酸化物を、SiO₂換算で0.2〜2.0重量部、CuO換
算で1〜4重量部、Al₂O₃換算で0.01〜0.5重量部、CaO換
算で0.01〜0.5重量部、MgO換算で0.01〜2.0重量部及びM
oO₃換算で0.01〜0.5重量部含有することが好ましい。

【００２２】SiをSiO₂換算で0.2〜2.0重量部含有するの
は、0.2重量部未満であると磁歪率の絶対値を著しく小
さくできず、2.0重量部を越えると透磁率とBs値が著し
く向上しないからである。CuをCuO換算で1.0〜4.0重量
部以下含有するのは、Bs値を低下させずに更に透磁率を
高くすることができるためであり、1.0重量部未満であ
ると焼結性が低下し、4重量部より多いと透磁率とBs値
が低下するという問題がある。AlをAl₂O₃換算で0.01〜
0.5重量部含有するのは、0.01重量部未満であると抵抗
値が著しく向上せず、0.5重量部を越えると透磁率とBs
値が著しく向上しないからである。CaをCaO換算で0.01
〜0.5重量部としたのは、0.01重量部未満であると抵抗
値が著しく向上せず、0.5重量部を越えると透磁率とBs
値が著しく向上しないからである。MgをMgO換算で0.01
〜2.0重量部としたのは、0.01重量部未満であると磁歪
率の絶対値を著しく小さくできず、2.0重量部を越える
と透磁率とBs値が著しく向上しないからである。MoをMo
O₃換算で0.01〜0.5重量部としたのは、0.01重量部未満
であると焼結性が著しく向上せず、0.5重量部を越える
と透磁率とBs値が著しく向上しないからである。

【００２３】本発明のフェライト材料においては、Si、
Cu、Al、Ca、MgおよびMoの酸化物を、SiO₂換算で0.5〜
1.0重量部と、CuO換算で1.5〜3.0重量部、Al₂O₃換算で
0.1〜0.3重量部、CaO換算で0.1〜0.3重量部、MgO換算で
0.3〜1.0重量部及びMoO₃換算で0.1〜0.3重量部を含有す
ることがより特に好ましい。

【００２４】なお、本発明のフェライト材料は上記成分
以外のものを排除するものではない。たとえば、Ba、S
r、Nb、Ta、K、Cr、P、W、Pb等をいずれも0.05重量部未
満の範囲で含んでもよい。

【００２５】また、本発明のフェライト材料は前記フェ
ライト材料においてFeを主成分とするスピネル構造の酸
化物を主体とし、Zn、NiまたはCuのうち少なくとも１種
を主成分とするスピネル構造以外の酸化物の含有量を5.
0体積%以下とすることが好ましく、これによって高いBs
値且つ高い透磁率を同時に実現でき、その理由は以下の
様に考えられる。

【００２６】一般に、Feを主成分としZn、Ni又はCuなど
を含有するフェライト材料はFeを主成分とするスピネル
構造の酸化物が主体となるが、一部Zn、Ni、Cuを主成分
とした酸化物が存在する。そして、Zn、NiあるいはCuの
少なくとも１種を主成分とした前記酸化物が弱い磁性若
しくは、非磁性を示し、全体的な磁気特性を低下させ、
透磁率とBs値とを低下させるため、本発明のフェライト
材料においてはその含有量を少なくすることが好ましい
ことを見出したのである。前記のFeを主成分とせず、Z
n、NiあるいはCuのうち少なくとも1種を主成分とする酸
化物の含有量については、本発明ではフェライト材料の
微小領域を分析することによって5体積%以下とすればよ
いことを見出した。

【００２７】ここで、Zn、NiあるいはCuのうち少なくと
も１種を主成分とし、スピネル構造以外からなる酸化物
とは、例えば、NiO、ZnO、CuO等の単一酸化物か、NiO-Z
nO、NiO-CuO、ZnO-CuO、NiO-ZnO-CuO等の複合酸化物の
ことである。

【００２８】また、本発明のフェライト材料は前記Feを
主成分とするスピネル構造の酸化物を主体とし、Zn、Ni
またはCuのうち少なくとも１種を主成分とするスピネル
構造以外の酸化物が5体積%以下の範囲で存在していて
も、その90体積%以上が結晶粒子であることが好まし
い。これは、前記酸化物が結晶化することで、それ自体
の磁性が高くなるため、フェライト材料の更にBs値と透
磁率を高くすることができるからである。

【００２９】なお、本発明のフェライト材料に含まれる
Zn、NiあるいはCuの少なくとも１種を主成分としたスピ
ネル構造の酸化物の含有量は例えば以下の通り測定す
る。焼結したフェライト材料を走査型電子顕微鏡(SEM)
で観察しながら、波長分散型X線マイクロアナライザー
(WDS)によりFe、Zn、Ni及びCuの各元素分布を測定す
る。この時の測定条件は、加速電圧15kV程度、プローブ
電流2×10^-7A程度、分析エリア10³μm²〜10⁸μm²程度と
する。測定結果を画像処理し、Feの存在が少ない領域で
Ni、ZnもしくはCuの少なくとも１種が存在する領域をN
i、ZnもしくはCuの少なくとも1種が主成分でスピネル構
造以外からなる酸化物であるとし、その面積%を酸化物
の体積%とする。スピネル構造であるか否かの判断は、
透過型電子顕微鏡(TEM)にて上記画像処理により確認さ
れた部位を分析する事で判断する。

【００３０】さらに、本発明のフェライト材料に含まれ
るZn、NiあるいはCuの少なくとも１種を主成分とし、ス
ピネル構造以外からなる酸化物の含有量を算出するため
には、透過型電子顕微鏡(TEM)で観察しながら、エネル
ギー分散型X線マイクロアナライザー(EDS)を用いてもよ
い。

【００３１】また、前記酸化物の結晶、非結晶の判定、
定量については、X線回折又は、透過型電子顕微鏡(TEM)
によって行う。例えば、試料中の各結晶を透過型電子顕
微鏡(TEM)を用いて結晶構造を同定できる。また、前記
結晶構造の同定結果と試料のＸ線回折結果とを用いてリ
ートベルト法によりシミュレーションし、結晶と非結晶
の割合を測定することもできる。さらには前記酸化物の
含有量の異なる分析用試料を用いて作製した検量線によ
り結晶、非結晶の判定を行う、いわゆる検量線法を用い
ることもできる。

【００３２】また、本発明のフェライト材料は、透磁率
とBs値を更に高くする為に、前記主成分と前記副成分の
合計含有量が99〜99.99重量％であることが好ましい。
本発明において前記主成分と前記副成分の合計含有量を
前記範囲とした理由は、99重量％未満であると、不純物
が磁性を低下させる為、透磁率とBs値を同時に著しく高
くすることができない。一方、99.99重量％を越える含
有量のものを得るには、原料を高純度に精製するための
製造コストが大きくなる場合があるからである。

【００３３】また、前記主成分と副成分の合計含有量の
測定については、蛍光Ｘ線分析、ICP発光分光分析を用
いる。通常、蛍光Ｘ線分析により含有している元素の定
性を行い、含有元素を調査した上、各成分毎に濃度既知
の標準試料を作成、測定し、検量線法によって定量す
る。

【００３４】また、本発明のフェライト材料は、透磁率
を高くしさらに特にBs値を高くする為に平均結晶粒径が
1〜20μmであることが好ましい。本発明において平均結
晶粒径を前記範囲とした理由は、1μm未満であると焼結
密度が低下して透磁率の向上が著しくないからであり、
20μmを超えると透磁率の向上が著しくない事と、粉
砕、成形、焼成において高度な技術が必要となり、実用
的でないからである。

【００３５】また、本発明のフェライト材料は、透磁率
を高くしさらに特にBs値を高くするためには焼結密度が
5.0g/cm³以上であることが好ましい。本発明において焼
結密度を前記範囲とした理由は、焼結密度が5.0g/cm³未
満の場合、実効的な磁性体占有率が低下するため、透磁
率、Bs値の向上が著しくないからである。

【００３６】本発明のフェライト材料の製造方法は以下
の通りである。

【００３７】主成分であるFe₂O₃、ZnO、NiO及びMnOの原
料粉体を所定量調合し、振動ミル等で混合粉砕を行う。
この時、混合粉砕後の粉体の比表面積は1m²/g超える粉
体とする。得られた粉体を800〜950℃で1〜2時間で保
持、得られた仮焼粉体に副成分であるBi₂O₃、ZrO₂及びY
₂O₃または、Bi₂O₃、ZrO₂、Y₂O₃、SiO₂、CuO、Al₂O₃、Ca
O、MgO及びMoO₃を加え、ボールミル等で粉砕、造粒す
る。得られた造粒体を周知の方法で所定形状に成形し、
1050〜1350℃で１〜10時間保持して焼成する。

【００３８】より好ましい本発明のフェライト材料の製
造方法は次の通りである。

【００３９】主成分であるFe₂O₃、ZnO、NiO及びMnOの粉
体の少なくとも1種の比表面積が5m²/gを超える原料粉体
を所定量調合し、振動ミル等で混合粉砕を行う。この
時、混合粉砕後の粉体の比表面積は5m²/g超える粉体と
する。得られた粉体を昇温速度250℃/時間以下で昇温、
700〜900℃で4〜10時間で保持、降温速度100℃/時間以
下で降温して得られた仮焼粉体に副成分であるBi₂O₃、Z
rO₂及びY₂O₃または、Bi₂O₃、ZrO₂、Y₂O₃、SiO₂、CuO、A
l₂O₃、CaO、MgO及びMoO₃を加え、ボールミル等で粉砕、
造粒する。得られた造粒体を周知の方法で所定形状に成
形し、750〜1050℃を50〜200℃/時間の昇温速度とし、1
050〜1300℃で１〜10時間保持して焼成する。

【００４０】通常、フェライト材料を製造する出発原料
粉体の比表面積は、一次原料の比表面積によって決ま
る。その際の粉体比表面積は従来2〜3m²/gであった。本
発明では、Feを主成分としたスピネル構造のフェライト
結晶化を促進させる為に比表面積の大きい粉体を用い、
更に混合・粉砕を十分行い比表面積を大きくする。つま
り、本発明では比表面積の大きい一次原料で且つ、混合
・粉砕後の粉体比表面積を5m²/gを超える粉体とする事に
より局所的な組成の不均一状態を取り除くことができ
る。その結果、比表面積の大きな粉体を用いて焼結させ
た焼結体に含まれるFeを主成分とするスピネル構造の酸
化物を主体とし、Zn、NiまたはCuのうち少なくとも１種
を主成分とするスピネル構造以外の酸化物の含有量を5
体積％以下とすることができる。

【００４１】前記の仮焼条件において昇温速度を250℃/
時間以下、800〜900℃で10〜20時間保持する理由は、反
応性の高い比表面積の大きな粉末を更にスピネル構造か
らなるフェライト結晶へ促進させる為である。

【００４２】つまり、前記酸化物を5体積%以下にするに
は、Fe₂O₃、ZnO、NiO及びMnOの原料粉体における比表面
積を大きく、混合・粉砕後の比表面積を大きくまたは、
仮焼条件において昇温速度を遅くし、仮焼時間を長くす
るとよい。

【００４３】前記の仮焼条件において降温速度を100℃/
時間以下とする理由は、非結晶粒子は早い降温速度で生
じやすいからである。つまり、降温速度を遅くすると前
記結晶粒子の体積%を多くすることができる。

【００４４】前記の主成分を用いる際、Fe₂O₃、ZnO、Ni
O及びMnOの原料粉体におけるそれぞれの不純物含有量が
少ない原料を用いる。Fe₂O₃については特にである。ま
た、粉砕、混合工程で用いるボールについては、元々の
成分として含まれているFeまたは、粉砕、混合工程で摩
耗しにくいZrO₂を用いる。そうすることで、主成分と副
成分の合計含有量を高くする事ができる。

【００４５】前記の焼成条件において1050〜1300℃で１
〜10時間保持する理由は、1050℃辺りで磁器の収縮挙動
が終了し、その後結晶成長が始まるので、結晶成長温度
での焼成時間を制御する事で、結晶サイス゛を制御する事が
可能となる。

【００４６】前記の焼成条件において750〜1050℃を50
〜200℃/時間の昇温速度とする理由は、この間に磁器の
収縮が生じる為、この間の昇温速度を制御することで、
焼結密度を制御する事が可能となる。

【００４７】また、副成分は仮焼後に加える事を拘束す
るのではなく、仮焼前に主成分へ加えても特性に何ら影
響するものではない。

【００４８】また、本発明は、上記のフェライト材料を
用いてフェライトコアを形成したことを特徴とする。

【００４９】ここで、フェライトコアとしては、図１
(a)に示すようなリング状のトロイダルコア１、あるい
は、図１(b)に示すようなボビン状コア２とすれば良
く、それぞれ巻き線部1a、2aに巻き線を施す事によって
コイルとすることができる。

【００５０】

【実施例】実施例１主成分として49モル%のFe₂O₃、0.5モル%のMnO及びZnO／
NiOのモル比を1.0に調合し、振動ミルで混合粉砕を行っ
た。得られた粉体を800〜950℃で仮焼し、得られた仮焼
粉体に副成分として表１に示す量のBi₂O₃、ZrO₂及びY₂O
₃を添加し、ボールミル等で粉砕、造粒した。得られた
造粒体を圧縮成型して図１に示すトロイダルコア１の形
状及び角柱状コアに成形し、この成形体を1050℃〜1300
℃で焼成し、これによって試料No.1〜20を作製した。な
お、角柱状コアは、研削加工を行い3×3×15mmの寸法と
した。

【００５１】この焼成において、焼結性の良否を○と×
で２分した。○は1300℃以下でもって焼結する場合であ
り、×は1300℃を超える温度にまで高めることで焼結す
る場合とした。

【００５２】なお、本発明の範囲内の試料の主成分と副
成分の合計含有量は88重量％で、平均結晶粒径は0.5μm
以上で焼結密度は4.5g/cm³以上であった。

【００５３】得られた焼結体をトロイダルコア1とし、
これに線径0.2mmの被膜銅線を7ターン巻き付けて100kHz
の条件でLCRメータを用い、Q値を測定した。

【００５４】次に、トロイダルコア1に、図２に示すよ
うに線径0.2mmの被膜銅線を用いて一次側巻き線3を100
ターン、二次側巻き線4を30ターン巻き付けて、一次側
巻き線3に電源5を、二次側巻き線4に磁束計6をそれぞれ
接続し、100Hz、100エルステッドの条件でBs値を測定し
た。

【００５５】また、抵抗値については、JIS C-2141の規
格に添って測定を行った。

【００５６】結果は、表１に示す通りである。この結果
よりBi₂O₃が0.01重量部未満の試料No.1、2では、焼結性
が悪かった。一方、Bi₂O₃が2.0重量部を越えた試料No.
3、8では、透磁率とBs値が低かった。また、ZrO₂が0.00
1重量部未満の試料No.1、4では透磁率とBs値が低かっ
た。一方、0.1重量部を越える試料No.5、8では、透磁
率、Bs値と抵抗値が低かった。また、Y₂O₃が0.001重量
部未満の試料No.3、6では抵抗値が低かった。一方、0.1
重量部を越えた試料No.7、8では、透磁率とBs値が低か
った。

【００５７】これに対し、Bi₂O₃が0.01〜2.0重量部、Zr
O₂が0.001〜0.1重量部及びY₂O₃が0.001〜0.1重量部とし
た本発明の試料No.9〜20は、焼結性も良好で、透磁率が
400以上、Bs値が4300ガウス以上、抵抗値が1000MΩ以上
と高い事が分かった。これは、特開平6-295811号公報の
透磁率が390、Bs値が4250よりも高い特性だった。

【００５８】

【表１】

【００５９】実施例２次に、副成分であるBi₂O₃を0.1重量部、ZrO₂を0.05重量
部及びY₂O₃を0.05重量部に固定し、他の主成分の組成比
を表２に示すように幾通りにも変化させ、その他の条件
を上記実施例１と同様にして試料No.21〜35を得た。

【００６０】得られた焼結体に対して、実施例1と同様
にして透磁率、Bs値と抵抗を測定したところ、表２に示
すような結果が得られた。

【００６１】この結果より、Fe₂O₃の含有量が48モル％
未満の試料No.21では、透磁率とBs値が低かった。一
方、Fe₂O₃が50モル％を越えるNo.試料22では抵抗値が低
かった。また、MnOが0.01モル％未満の試料No.23では、
透磁率とBs値が低かった。一方、MnOが1モル％を超える
No.24でも、透磁率とBs値が低かった。また、ZnO／NiO
が0.5未満の試料No.25では透磁率が低く、1.2を越える
試料No.26ではBs値が低かった。

【００６２】これに対してFe₂O₃が48〜50モル%、MnOが
0.01〜1モル%の範囲で含有し、かつZnO/NiOのモル比が
0.5〜1.2とした本発明の試料No27〜35は、焼結性が良好
で、透磁率が400以上、Bs値が4300ガウス以上且つ抵抗
値が1000MΩ以上と高いことがわかった。

【００６３】

【表２】

【００６４】実施例３次に、主成分である49モル%のFe₂O₃、1モル%のMnO及びZ
nO／NiOのモル比を1.0、副成分であるBi₂O₃を1.0重量
部、ZrO₂を0.05重量部及びY₂O₃が0.05重量部に固定し、
他の副成分の添加量を表３に示すように幾通りにも変化
させ、その他の条件を上記実施例１と同様にして試料N
o.36〜57を得た。

【００６５】得られた焼結体に対して、実施例1と同様
にして透磁率、Bs値、抵抗及び磁歪率を測定したとこ
ろ、表３に示すような結果が得られた。

【００６６】また、磁歪率については角柱状コアに５０
kgの荷重をかけた時のインダクタンスをＬとし、無荷重
時の時のインダクタンスＬ₀を測定し、(Ｌ−Ｌ₀)／Ｌ
₀(＝△Ｌ／Ｌ)から計算し、絶対値を磁歪率とした。

【００６７】この結果よりSiO₂が0.2重量部未満の試料N
o.36、37では、磁歪率がマイナスに大きかった。一方、
SiO₂が2.00重量部を越えた試料No.38では、透磁率とBs
値が低かった。また、CuOが1.0重量部未満の試料No.39
では、焼結性が悪かった。一方、CuOが4.0重量部を超え
た試料No.40では、透磁率とBs値が低かった。また、Al₂
O₃が0.01重量部未満の試料No.36、41では抵抗値が低下
した。一方、Al₂O₃が0.5重量部を越えた試料No.42では
透磁率とBs値が低下した。また、CaOが0.01重量部未満
の試料No.36、43では抵抗値が低下した。一方、0.5重量
部を越えた試料No.44では、透磁率とBs値が低下した。
また、MgOが0.01重量部未満の試料No.36、45では磁歪率
がマイナスに大きかった。一方、2.0重量部を越えた試
料No.45では、透磁率とBs値が低下した。また、MoO₃が
0.01重量部未満の試料47では焼結性が悪くなった。一
方、MoO₃が0.5重量部を越えた試料No.48では、透磁率と
Bs値が低下した。

【００６８】これに対し、SiO₂が0.2〜2.0重量部、CuO
が1.0〜4.0重量部、Al₂O₃が0.01〜0.5重量部、CaOが0.0
1〜0.5重量部、MgOが0.01〜2.0重量部及びMoO₃が0.01〜
0.5重量部とした本発明の試料No.49〜57では焼結も良好
で、透磁率が300以上、Bs値が3900ガウス以上、抵抗値
が1000MΩ以上と高く、磁歪率が２以下と低い事が分か
った。

【００６９】

【表３】

【００７０】実施例4 比表面積が5m²/gを超えるFe₂O₃、ZnO、NiO及びMnOの原
料粉体を用い、49モル%のFe₂O₃、1モル%のMnO及びZnO／
NiOのモル比を1に調合し、振動ミルで混合粉砕を行っ
た。この時、混合粉砕後の粉体の比表面積は5m²/g以上
とした。得られた粉体を昇温速度250℃/時間以下で昇
温、800〜950℃で10〜20時間保持、降温速度60℃/時間
で降温して得られた仮焼粉体にBi₂O₃を1.0重量部、ZrO₂
を0.05重量部及びY₂O₃が0.05重量部の副成分を固定し、
更に表４のように副成分を添加し、ボールミル等で粉
砕、造粒した。得られた造粒体を圧縮成型し、この成形
体を1050℃〜1300℃で焼成して、表４に示したFeを主成
分とするスピネル構造の酸化物を主体とし、Zn、Niまた
はCuのうち少なくとも１種を主成分とするスピネル構造
以外の酸化物を含有した試料No.63〜66、72〜75を作製
した。

【００７１】また、Zn、NiまたはCuのうち少なくとも１
種を主成分とするスピネル構造以外の酸化物を含有しな
い試料No.62、71を作成した。

【００７２】また、Zn、NiまたはCuのうち少なくとも１
種を主成分とするスピネル構造以外の酸化物を含有せ
ず、非磁性酸化物であるTa₂O₅を含有した試料No.58〜6
1、67〜70を準備した。

【００７３】なお、本発明の範囲内の試料の主成分と副
成分の成分含有量は、85重量％以上、平均結晶粒径は、
0.5μm以上で焼結密度は、4.5g/cm³以上であった。

【００７４】得られた焼結体に対して、実施例1と同様
にして透磁率、Bs値、抵抗及び磁歪率を測定したとこ
ろ、表４に示すような結果が得られた結果を表４に示す
ように、Zn、NiまたはCuのうち少なくとも１種を主成分
とするスピネル構造以外の酸化物を5体積%以上含有して
いる試料66、75はBs値と透磁率が低かった。

【００７５】また、非磁性酸化物であるTa₂O₅を含有し
た試料No. 58〜61、67〜70もBs値と透磁率が共に低かっ
た。

【００７６】これに対し、SiO₂、CuO、Al₂O₃、CaO、MgO
及びMoO₃の副成分を含有せず、前記酸化物を5体積%未満
含有する本発明の試料No.62〜65では、Bs値が4400ガウ
ス以上、透磁率が500以上と優れた特性が得られた。

【００７７】また、これに対し、SiO₂、CuO、Al₂O₃、Ca
O、MgO及びMoO₃の副成分を含有し、前記酸化物を5体積%
未満含有する本発明の試料No.70〜74では、Bs値が4000
ガウス以上、透磁率が400以上、磁歪率が１以下と優れ
た特性が得られた。

【００７８】

【表４】

【００７９】実施例５次に、主成分を49モル%のFe₂O₃、0.5モル%のMnOとZnO/N
iOのモル比を1.0、Bi₂O₃を1.0重量部、ZrO₂を0.05重量
部及びY₂O₃が0.05重量部とした。また仮焼時の降温速度
100℃/時間とし、その他の副成分、Zn、NiあるいはCuの
うち少なくとも1種を主成分としたスピネル構造の酸化
物の含有量（体積%）とそのうちの結晶粒子の比率（体
積%）を表５に示すように変化させた。その他条件は、
上記実施例１と同様にしてトロイダルコア１の形状をな
す試料No.76〜87を得た。

【００８０】得られた焼結体に対して、実施例１と同様
にして透磁率とBs値を測定したところ、表４に示すよう
な結果が得られた。

【００８１】前記結晶粒子が90体積%未満である試料No.
81、87では透磁率とBs値が共に低かった。

【００８２】この結果よりSiO₂ 、CuO、、Al₂O₃、CaO、
MgO及びMoO₃の副成分を含有せず、前記結晶粒子が90体
積%以上である試料No.76〜80では、Bs値が4500ガウス以
上、透磁率も600以上と更に優れた特性が得られた。

【００８３】また、SiO₂、CuO、Al₂O₃、CaO、MgO及びMo
O₃の副成分を含有し、前記結晶粒子が90体積%以上であ
る試料No.82〜86では、Bs値が4200ガウス以上、透磁率
が500以上、磁歪率が2以下と更に優れた特性が得られ
た。

【００８４】

【表５】

【００８５】実施例６次に、主成分を49.0モル%のFe₂O₃、1モル%のMnOとZnO/N
iOのモル比を1.0、副成分をBi₂O₃が1.0重量部、ZrO₂が
0.05重量部及びY₂O₃が0.05重量部とした。また、その他
の副成分、主成分と副成分の成分含有量、平均結晶粒径
及び焼結密度を表６に示すように変化させた。その他条
件は、上記実施例１と同様にしてトロイダルコア１の形
状をなす試料No.88〜103を得た。

【００８６】得られた焼結体に対して、実施例１と同様
にしてBs値及びQ値を測定したところ、表６に示すよう
な結果が得られた。なお、各試料の平均結晶粒径は、種
々の方法でエッチング加工した焼結磁器のSEM写真を撮
り、各結晶に接する内接円と外接円の直径の平均値とし
て求め、また焼結密度はアルキメデス法によって測定し
た。

【００８７】この結果より、SiO₂、CuO、Al₂O₃、CaO、M
gO及びMoO₃の副成分を含有せず、成分含有量が99〜99.9
9重量％、平均結晶粒径が1〜20μm、焼結密度が5.0g/cm
³以上である本発明範囲内の試料No.90〜95では、Bs値が
4600ガウス以上、透磁率も650以上と優れた特性が得ら
れた。

【００８８】また、SiO₂、CuO、Al₂O₃、CaO、MgO及びMo
O₃の副成分を含有し、成分含有量が99〜99.99重量％、
平均結晶粒径が1〜20μm、焼結密度が5.0g/cm³以上であ
る試料No.98〜103では、Bs値が4200ガウス以上、透磁率
が500以上、磁歪率が２以下と優れた特性が得られた。

【００８９】

【表６】

【００９０】

【発明の効果】以上の様に本発明により、高いBs値、高
い透磁率、高い抵抗値及び磁歪率の小さい事を同時に実
現したフェライト材料を得ることができる。

【００９１】また、本発明のフェライト材料を用いてフ
ェライトコアを形成することによって、大電流が使用で
き、またインダクタンスを高くでき、樹脂等で外装する
ことが可能となる。さらに、このフェライトコアを大電
流用途のインダクターや樹脂外装用途のインダクターと
して用いることにより、各種電子機器の小型化や特性の
安定化に大きく貢献する事ができる。特に本発明のフェ
ライト材料を用いたフェライトコアは、特に大電流が流
れる電源部において高いBs値且つ高いインダクタンスが
必要な通信機、携帯電話、コンピュータ等の機器におけ
る電源系の部品に好適に使用する事ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）、（ｂ）は本発明のフェライトコアを示
す斜視図である。

【図２】本発明のフェライト材料におけるBs値の測定方
法を説明するための図である。

【符号の説明】

１：リング状トロイダルコア２：ボビン状コア１ａ、２ａ：巻き線部３：一次側巻き線４：二次側巻き線５：電源６：磁束計

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Fe、Mn、Zn、Ni、Bi、ZrおよびYの酸化物
からなり、FeおよびMnをそれぞれFe₂O₃換算で48〜50モ
ル%およびMnO換算で0.01〜1モル%含有し、かつZnO/NiO
のモル比が0.5〜1.2である主成分に対して、副成分とし
てBi、Zr及びYをそれぞれBi₂O₃換算で0.01〜2.0重量
部、ZrO₂換算で0.001〜0.1重量部およびY₂O₃換算で0.00
1〜0.1重量部含有することを特徴とするフェライト材
料。
【請求項２】請求項１記載のフェライト材料100重量部
に対して、副成分として更にCu、Si、Al、Ca、Mg及びMo
の酸化物をSiO₂換算で0.2〜2.0重量部、CuO換算で1〜4
重量部、Al₂O₃換算で0.01〜0.5重量部、CaO換算で0.01
〜0.5重量部、MgO換算で0.01〜2.0重量部及びMoO₃換算
で0.01〜0.5重量部含有することを特徴とする請求項１
記載のフェライト材料。
【請求項３】Feを主成分とするスピネル構造の酸化物を
主体とし、Zn、NiまたはCuのうち少なくとも１種を主成
分とするスピネル構造以外の酸化物の含有量が5.0体積%
以下であることを特徴とする請求項１又は２記載のフェ
ライト材料。
【請求項４】前記Zn、NiまたはCuの少なくとも１種を主
成分とするスピネル構造以外の酸化物の90体積%以上が
結晶粒子からなることを特徴とする請求項３記載のフェ
ライト材料。
【請求項５】上記主成分と副成分の合計含有量が99〜9
9.99重量％、平均結晶粒径が1〜20μm、かつ焼結密度が
5.0g/cm³以上であることを特徴とする請求項１乃至４の
いずれかに記載のフェライト材料。
【請求項６】請求項1乃至５のいずれかに記載したフェ
ライト材料を所定形状に形成したことを特徴とするフェ
ライトコア。