JP2005236069A

JP2005236069A - Ｍｎ−Ｚｎフェライト

Info

Publication number: JP2005236069A
Application number: JP2004043927A
Authority: JP
Inventors: Sukeyuki Shoko; 祐之昌子
Original assignee: Nippon Ceramic Co Ltd
Current assignee: Nippon Ceramic Co Ltd
Priority date: 2004-02-20
Filing date: 2004-02-20
Publication date: 2005-09-02

Abstract

【課題】
２３℃の初透磁率が３０００以上で、広い温度範囲（−２０℃〜１５０℃）で初透磁率の変化率が小さく、かつ２３℃の飽和磁束密度が５４０ｍT以上のＭｎ−Ｚｎフェライトを提供する。
【解決手段】
主成分組成がＦｅ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、ＭｎＯからなり、副成分としてＳｉＯ_２（０．００５〜０．０１重量％）、ＣａＯ（０．０３〜０．０６重量％）、Ｎｂ_２Ｏ_５（０．０１〜０．０３重量％）を含むフェライトにおいて、主成分組成が５３．７〜５４．４ｍｏｌ％Ｆｅ_２Ｏ_３、８．０〜１０．０ｍｏｌ％ＺｎＯ、残部ＭｎＯからなり、副成分として上記のほかにＶ_２Ｏ_５０．０１〜０．０６重量％、ＣｏＯ０．０５〜０．６０重量％を同時に含有することを特徴とするＭｎ−Ｚｎフェライト。
【選択図】図１

Description

本発明は、広い温度範囲で初透磁率（以下、μｉと称す）の変化率が小さく、飽和磁束密度の高いフェライト焼成体、及び通信機器用トランス、デジタルアンプ用出力フィルタに適したＭｎ−Ｚｎフェライトに関するものである。

通信機器用トランスやデジタルアンプ用出力フィルタに用いられるＭｎ−Ｚｎフェライトには、高初透磁率、高飽和磁束密度、低損失等の磁気特性であることが要求される。最近では、電子部品の小型化、高集積化にともなう発熱による回路周辺の温度変化、環境温度の変化に対して安定した磁気特性を得るため、温度特性の変化が大きい一般高透磁率材料よりも、広い温度範囲で磁気特性の変化が小さい高透磁率材料であることが重要視されている。特にデジタルアンプ用出力フィルタに用いた場合、温度変化での磁気特性の変化によってフィルタの周波数特性が変化してしまい音質に悪影響を与えてしまう問題があった。

また、小型化のためには磁束密度が飽和しない範囲で使用するコアの大きさを決める必要があるため、より高い飽和磁束密度を有する材料が望まれている。

特開昭５８−１１４４０１

上記のような理由により、通信機器用トランスやデジタルアンプ用出力フィルタに用いられるＭｎ−Ｚｎフェライトには温度変化に対する磁気特性の安定が望まれている。温度変化に対してμｉの安定した材料を得るために酸化コバルトを添加する方法は従来から試みられてきた。しかし、μｉが１０００以下であるものが多く、高いものでも２０００程度であった。また、μｉが低いと必要なインダクタンスを得るために巻き線数を増やす必要があり、銅損が増えてしまう問題があった。

また、高飽和磁束密度を得るためには、基本組成であるＦｅ_２Ｏ_３の含有量を多くすること、又はフェライトを高密度化することが知られている。しかし、これらの方法では電力損失の極小値となる温度が低温側へ移動したり、１００℃程度の高温での飽和磁束密度が低下するなどの問題があり実用的ではない。

本発明は上記問題点を解決し、広い温度範囲でμｉの変化率が小さく、高飽和磁束密度であるＭｎ−Ｚｎフェライトを提供しようとするものである。

本発明は、主成分組成がＦｅ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、ＭｎＯからなり、副成分としてＳｉＯ_２（０．００５〜０．０１重量％）、ＣａＯ（０．０３〜０．０６重量％）、Ｎｂ_２Ｏ_５（０．０１〜０．０３重量％）を含むフェライトにおいて、主成分組成が５３．７〜５４．４ｍｏｌ％Ｆｅ_２Ｏ_３、８．０〜１０．０ｍｏｌ％ＺｎＯ、残部ＭｎＯからなり、副成分として上記のほかにＶ_２Ｏ_５０．０１〜０．０６重量％、ＣｏＯ０．０５〜０．６０重量％を同時に含有し、２３℃での初透磁率が３０００以上で、２３℃の初透磁率を基準とした−２０℃〜１５０℃における初透磁率の最大変化率が１５％以下であり、２３℃の飽和磁束密度が５４０ｍＴ以上であることを特徴とするＭｎ−Ｚｎフェライトを提供する。

本発明が提供するＭｎ−Ｚｎフェライトは、２３℃での初透磁率が３０００以上で、２３℃の初透磁率を基準とした−２０℃〜１５０℃における初透磁率の最大変化率が１５％以下であり、２３℃の飽和磁束密度が５４０ｍＴ以上の高飽和磁束密度を有することが可能となり、回路周辺の温度変化、環境温度変化に対して安定した性能を発揮できる通信機器用トランス、デジタルアンプ用出力フィルタを供給する事が可能となった。

Ｆｅ_２Ｏ_３：５４．１ｍｏｌ％、ＺｎＯ：８．８ｍｏｌ％残部ＭｎＯとなるように高純度の酸化鉄、酸化亜鉛、酸化マンガンを計量・混合し、大気中９５０℃×２時間仮焼を行った。この仮焼原料に本発明の請求項範囲内でＳｉＯ_２０．００５重量％、ＣａＯ０．０４重量％、Ｎｂ_２Ｏ_５０．０２重量％、Ｖ_２Ｏ_５０．０５重量％となるように添加し、表１に示す分量含有するようにＣｏＯを添加し、アトライターで粉砕粒径が１．５μｍとなるまで粉砕した。この粉砕粉にポリビニルアルコールを加え造粒し、得られた造粒顆粒を外形２４ｍｍ、内径１９ｍｍ、高さ１０ｍｍのトロイダル状に成形した。その後、本焼成においてピーク温度の酸素分圧をコントロールしながら、１３００℃×５時間保持した後、降温することにより焼結サンプルを得た。このようにして得られた試料を、ＬＣＲメーター（ＨＰ社製４２８４Ａ）にて、μｉの変化率を測定した。また、同試料をＢ−Ｈ／Ｚアナライザー（ＨＰ社製Ｅ５０６０Ａ）にて、最大磁界８００Ａ／ｍにおける飽和磁束密度を測定した。表１に２３℃におけるμｉ、２３℃のμｉを基準とした−２０℃〜１５０℃におけるμｉの最大変化率、および２３℃における飽和磁束密度を示す。また、μｉの温度特性を図１に示す。

表１、図１より、適合例１〜３のＣｏＯを含有する添加範囲では、２３℃におけるμｉが３０００以上、−２０℃〜１５０℃でのμｉ変化率が１５％以下であり、２３℃における飽和磁束密度が５４０ｍＴ以上得られている。中でも適合例２の場合が最良の形態である。

請求項の範囲外にある比較例では、ＣｏＯが少ない方に外れると、ＣｏＯの効果が乏しく、μｉの変化率が大きくなり、２３℃におけるμｉも低下することが分かる。また、ＣｏＯが請求項の範囲よりも多い方に外れると、２３℃でのμｉが大きく低下し、−２０℃〜１５０℃の範囲での変化率が大きくなることが分かる。

表２に示した組成となるように高純度の酸化鉄、酸化マンガン、酸化亜鉛を計量・混合し、大気中で９５０℃×２時間仮焼を行った。この仮焼原料に本発明請求項範囲内でＳｉＯ_２０．００５重量％、ＣａＯ０．０４重量％、Ｎｂ_２Ｏ_５０．０２重量％、Ｖ_２Ｏ_５０．０５重量％、ＣｏＯ０．３０重量％となるように添加した。その後、発明を実施するための最良の形態と同様にサンプルの作製、評価を行った。表２に各組成のμｉ温度特性のセカンダリーピーク温度（以下、Ｔｓと称す）、２３℃におけるμｉ、２３℃のμｉを基準とした−２０〜１５０℃におけるμｉの最大変化率、および２３℃における飽和磁束密度を示す。また、μｉの温度特性を図２に示す。

表２、図２より、適合例４〜７の組成ではＴｓが１０℃〜５０℃の範囲にあり、２３℃におけるμｉが３０００以上、−２０℃〜１５０℃でのμｉ変化率が１５％以下であり、２３℃における飽和磁束密度が５４０ｍＴ以上得られている。

請求項の範囲外にある組成の比較例では、２３℃におけるμｉの低下や、μｉの変化率が大きくなる事が分かる。

主成分組成は、５３．７〜５４．４ｍｏｌ％Ｆｅ_２Ｏ_３、８．０〜１０．０ｍｏｌ％ＺｎＯ、残部ＭｎＯの範囲に限定した。その理由は請求項範囲内の添加物を同時に含有する場合に、Ｔｓが１０℃〜５０℃に設定され、かつ２３℃のμｉが３０００以上得られること、また２３℃での飽和磁束密度が５４０ｍＴ以上得られることを十分検討し上記の主成分組成に決定した。

本発明においてμｉ温度特性のＴｓを１０〜５０℃に設定する理由は、Ｔｓが上記範囲を外れると、μｉ温特カーブがうねりを生じてしまい、２３℃でのμｉの低下や、広い温度範囲でのμｉの変化率が大きくなり、望ましくないからである。

上記基本組成に加え、副成分としてＳｉＯ_２、ＣａＯ、Ｖ_２Ｏ_５、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＣｏＯを同時に添加している。ＳｉＯ_２、ＣａＯは互いに共存することによって粒界の比抵抗を高め、渦電流損失の低減に寄与しており、インピーダンス特性の改善にも効果がある。Ｎｂ_２Ｏ_５はＳｉＯ_２、ＣａＯと共に粒界に析出し、高抵抗相を形成し電力損失を低減させるほか、残留磁束密度の低減にも寄与する。Ｖ_２Ｏ_５はＮｂ_２Ｏ_５が共存する場合、Ｎｂ_２Ｏ_５によって誘起される粒内気孔や異常粒成長の発生を抑制し、結晶組成を粒径が微細で均一な組成となるように安定化して電力損失の悪化を押さえ、飽和磁束密度の向上と残留磁束密度の低減に効果がある。ＣｏＯはＭｎ−ＺｎフェライトにＣｏ^２＋を導入する事により、Ｃｏ^２＋による正の磁気異方性とＦｅ^２＋による負の磁気異方性が相殺しあい、結果的に絶対値および温度変化の小さい磁気異方性が発生し、低温から高温まで広い温度範囲にわたって温度特性の変動を減少させる効果がある。これらの副成分は、焼成後酸化物となりうるものであれば、添加時の構造は問わない。また、その添加は本焼成前において含有されていればどの工程で行っても差し支えない。

本発明にかかるＣｏＯ含有量の違いによる適合例および比較例のμｉの温度特性を示す図である。

本発明にかかる主成分組成の違いによる適合例および比較例のμｉの温度特性を示す図である。

Claims

主成分組成がＦｅ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、ＭｎＯからなり、副成分としてＳｉＯ_２（０．００５〜０．０１重量％）、ＣａＯ（０．０３〜０．０６重量％）、Ｎｂ_２Ｏ_５（０．０１〜０．０３重量％）を含むフェライトにおいて、主成分組成が５３．７〜５４．４ｍｏｌ％Ｆｅ_２Ｏ_３、８．０〜１０．０ｍｏｌ％ＺｎＯ、残部ＭｎＯからなり、副成分として上記のほかにＶ_２Ｏ_５０．０１〜０．０６重量％、ＣｏＯ０．０５〜０．６０重量％を同時に含有し、２３℃での初透磁率が３０００以上で、２３℃の初透磁率を基準とした−２０℃〜１５０℃における初透磁率の最大変化率が１５％以下であり、２３℃の飽和磁束密度が５４０ｍＴ以上であることを特徴とするＭｎ−Ｚｎフェライト。