JPS6037606B2 - 高周波数用フエライト単結晶の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、低酸素圧中で育成するようにした高周波数用
のＮｉ−Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト単結晶の製造方法に関
するものである。

一般に、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトはＭｎ−Ｚｎ系フェラ
イトに比し高周波数領域での磁気特性が優れている。

この理由は、周知のように、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトの
方が結晶磁気異方性定数が大きく、表面比抵抗も大きい
ためである。従来、常圧中でブリッジマン法によりＮｉ
−Ｚｎ系フェライト単結晶を育成する場合、Ｆｅ２０３
が５５モル％未満であると異相が析出し、スピネル相と
混晶になってしまう。

このことはＸ線解析等により確認されている。従って、
スピネル単一相とするためには、Ｆｅ２０３の含有量は
５５モル％以上でなければならない。ところが、Ｆｅ２
０３が５０モル％を超えるとマグネタイト（Ｆｅ○・Ｆ
ｅ２０３）が生じ、Ｆｅ２十の存在によって表面比抵抗
が減少し、渦電流損失により高周波磁気特性が劣化して
高周波領域で使用できなくなってしまう。従ってＮｉ−
Ｚｎ系単結晶を育成するにはＦｅ２０３が５０モル％近
傍にし、Ｆｅ２十が存在しないようにする必要がある。

このためには高酸素圧中（１００ｋ９／地以上）で育成
しなければならず、実験的な場合はともかく、量産には
不向きであった。本発明はかかる従来技術の実情に鑑み
なされたものであって、この目的とするところは、従来
のＮｉ−Ｚｎ系フェライト単結晶と少なくとも同程度の
磁気特性を有し、低酸素圧中で育成可能な高周波数用の
フェライト単結晶の製造方法を提供することにある。

即ち本発明は、従来のＮｉ−Ｚｎ系フェライト単結晶に
おいて、Ｎｉの一部をＭｎで置換することにより良好な
磁気特性のフェライト単結晶を低酸素圧中で育成可能な
ことに着目しなされたものである。

以下本発明について更に詳しく説明する。

Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト単結晶を育成する場合、Ｆｅ２
０３を前記の理由で５０モル％近傍とするには、第１図
からも判るように、数百ｋ９／地という高酸素圧が必要
である。ところが、第２図に示すように、Ｎｉ○の一部
をＭｎ○で置換していくと、Ｆｅ２０３を５０モル％近
傍とするための酸素圧は、置換量の増大と共に減少し、
やがて常圧中でも育成可能となる。また、酸素圧１００
ｋｇ／ｃ鰭以下において育成した単結晶について、Ｍｎ
○置換量と５０ＭＨｚにおける透過率仏との関係を示し
たのが第３図である。同図から明らかなように、透磁率
は４モル％位まではＭｎ○の置換量の増大とともに増加
するが、それ以上の置換量では逆に減少する。図示して
いないが、表面比抵抗はＭｎＯの置換量が増加するにつ
れて増大していく。かかる基礎的データをもとに、本発
明では、Ｎｉ。

：１０〜３０モル％、Ｍｎ。：１．８〜１２モル％、Ｚ
ｎ０：１５〜３５モル％、Ｆｅ２０３：４９〜５３モル
％なる如く配合した試料を、溶融し、低酸素圧中で結晶
成長させるようにしてある。結晶の育成方法は、ブリッ
ジマン法、引き上げ法、フローティングゾーン法、ベル
スーィ法等を適用しうるが、基礎データの取得ならびに
実施例においては、ブリッジマン法を用いている。これ
は、化学量論的Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトが高酸素圧中で
ないと育成できないため、酸素圧を容易に高圧までかけ
ることができ、さらに量産性にも適しているブリッジマ
ン法が好ましいと判断したからである。Ｎｉ○の組成範
囲を１０〜３０モル％としてのは、Ｎｉ○が１０モル％
未満の場合には、Ｍｎ０やＺｎ○の量が多くなり、比抵
抗が減少すること、また結晶磁気異方性定数Ｋ，が小さ
くなること等の理由で高周波磁気特性が低下し、逆にＮ
ｉ○が３０モル％を越えると、結晶磁気異方性定数Ｋ，
が増大しすぎて５０ＭＨｚ近傍の透磁率が低下してしま
うからである。また、Ｚｎ○が多量になると飽和磁束密
度が低下してしまい、更にはＦｅ２０３が４９〜５３モ
ル％範囲外となると、比抵抗が減少しスピネル結晶構造
からずれるため磁気特性が低下してしまう。従って、上
記のような組成範囲が重要である。次に、ブリッジマン
法による本発明の実施例をＭｎ○の含有されていないＮ
ｉＺｎ系フェライトの場合と比較しながら説明する。

ブリッジ法は周知のように、ある温度勾配を有する電気
炉内に、溶融体の充填されているルッボを位置させ、こ
のルツボを電気炉に対して相対的に移動させていくこと
により単結晶を充成する方法である。純度９９．９％以
上のＦｅ２０３、Ｎｉ○、Ｚｎ０、Ｍｎ○の粉末を原料
として第１表に示すような所定の配合比で配合し、合計
１３種類の試料を各２００夕ずつ作成した。Ｍ−１はＮ
ｉ○が添加されていない試料、Ｎ−１〜Ｎ−５までの５
種はＭｎ○が添加されていない試料であり、Ｎ−６〜Ｎ
−１２までの７種はＭｎ０が添加されている試料である
。約２００夕ずつ秤量された試料は１０００ｏｏで２時
間、空気中で仮焼成される。仮焼成された試料粉末は練
合し充分乾操した後１トン／のの圧力で錠剤状に成型し
、１２００ｑｏで２時間、同じく空気中で焼成し、単結
晶用原料とする第１表この原料を白金ーロジゥムルッボ
内に挿入し、高圧用タンマン炉中で溶融させ、結晶成長
させた。

育成条件は第２表に示すとおりである。第２表かかる育
成条件で第１表の各配合組成について酸素圧を変え総計
１鉄薫の単結晶を育成させ、結晶成長後の組成並びに比
抵抗、５０Ｍ比の透磁率を測定した。

その結果を第３表に示す。

第 ３ 表 第３表から明らかなように、Ｍｎ○を置換することによ
って高周波数領域における磁気特性は非常に改善される
。

Ｍｎ０が添加されていないＮ−１〜Ｎ−５までの単結晶
は、５０Ｍ位における透磁率が低く、比抵抗も小さい。
この実施例の配合では少なくとも６モル％以上のＭｎ○
があれば、比抵抗は１ぴ○−伽以上と極めて良好となる
。特にＭｎ○が８〜１２モル％添加されている試料は、
１〜１００ｋ９／地の低酸素圧範囲で５０ＭＨｚの透磁
率が極大となる最適酸素圧があり、その最適酸素圧はＭ
肘の添加量の増大に伴って低圧側に移動している。また
、同じ酸素圧の場合、Ｎ−１１、Ｎ−１２の試料のよう
に、過度にＭｎ○の量が多いと、５０ＭＨｚの透磁率が
減少する傾向がみられる。周波数特性がＭｎ○置換によ
りかなり向上している様子をモデル化したのが第４図で
ある。符号Ａで示す曲線はＭｎ−Ｚｎ系フェライト単結
晶の特性曲線であり、低周波における透磁率は高いが、
高周波になるにつれて極端に低下していく。符号Ｂで示
す曲線はＮｉ−Ｚｎ系フェライトでＦｅ２十の多い場合
の特性曲線である。斜線で示す領域が本発明により作ら
れたＮｉ−Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト単結晶の特性範囲で
あり、高周波数領域においても透磁率はあまり極端に低
下していない。以上、ブリッジマン法の場合を例にとっ
て説明してきたが、本発明は前記のようにこれに限定さ
れるものではなく、例えば、予め製作した多結晶棒を原
料とし、この棒を電気炉内に配置して局部的に溶融体部
を作り、この溶融本体部を種結晶体から徐々に移動させ
ていき、熔融体の粘性を利用して単結晶を育成していく
所謂フローティングゾーン法や、電気炉内に固定されて
いるルッボ内を熔融体で満たし、この溶融体に種結晶を
接触させて回転させながら引き上げ、単結晶を育成させ
る所謂引き上げ法等を利用してもよい。

本発明においては、どのような育成方法であっても、酸
素圧を加えられれば可能である。本発明は上記のように
構成したフェライト単結晶の製法であるから、従釆の高
酸素圧中で作られるＮｉ−Ｚｎ系フェライトと同程度も
しくはそれ以上の磁性特性を備えた高周波数用のフェラ
イト単結晶を低酸素圧中で得ることができ、従って、様
々な単結晶育成方法の利用が可能であって、製造設備が
簡単で済み、量産性に富み、高性能のフェライト単結晶
を安価に供給できる等数々のすぐれた効果を奏しうるも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図はＦｅ２０３の結晶成分と酸素圧との関係線図、
第２図はＭｎ０置換量と酸素圧との関係線図、第３図は
Ｍｎ○置換量と５０ＭＨｚでの透磁率との関係線図、第
４図はＭｎ○置換の効果を示すための周波数特性線図で
ある。 Ａ……Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト単結晶の特性曲線、Ｂ…
…Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト単結晶Ｆｅ２十が多い場合の
特性曲線。 第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ＮｉＯ：１０〜３０モル％、ＭｎＯ：１．８〜１２
   モル％、ＺｎＯ：１５〜３５モル％、Ｆｅ＿３Ｏ＿３：
   ４９〜５３モル％なる配合組成の試料を溶融し、１〜１
   ００ｋｇ／ｃｍ＾２の低酸素圧中で結晶成長させるよう
   にした高周波数用Ｎｉ−Ｍｎ−Ｚｎ系フエライト単結晶
   の製造方法。 ２ ブリツジマン法により結晶成長させるようにした特
   許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 引き上げ法により結晶成長させるようにした特許請
   求の範囲第１項記載の方法。 ４ フローテイングゾーン法により結晶成長させるよう
   にした特許請求の範囲第１項記載の方法。