JP3550258B2

JP3550258B2 - フェライト材料

Info

Publication number: JP3550258B2
Application number: JP25816096A
Authority: JP
Inventors: 俊孝藏本
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1996-09-30
Filing date: 1996-09-30
Publication date: 2004-08-04
Anticipated expiration: 2016-09-30
Also published as: JPH10101410A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は温度特性の優れたフェライト材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
Ｎｉ−Ｚｎ系のフェライト材料は、インダクター素子のコアとして使用され、特に近年、携帯電話やノート型パソコン等に広く使用されている。
【０００３】
例えば、Ｆｅ_２Ｏ_３−ＺｎＯ−ＮｉＯを主成分とするＮｉ−Ｚｎ系フェライト材料を用いてフェライトコアを作製し、この巻線部にコイル線を巻回してインダクター素子としている。
【０００４】
このようなインダクター素子は種々な環境で使用されるが、特に温度に関する環境変化に対する耐性は重要である。即ち、温度は季節、雰囲気等によって大きく変化するため、温度変化に対してインダクタンスＬ又は透磁率μが安定したフェライト材料が求められている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記問題点に鑑みて本発明は、酸化物換算で、４５〜５０モル％のＦｅ₂Ｏ₃と、２８〜３３モル％のＺｎＯと、１２〜１７モル％のＮｉＯと、３〜８モル％のＣｕＯを主成分とし、これら主成分１００重量部に対して、０．６〜１．７重量部のＣａＯと０．０５〜０．５重量部のＡｌ₂Ｏ₃を含有することを特徴とするものである。
また、−２０〜２０℃及び２０〜８０℃のそれぞれの温度範囲における透磁率の温度係数が、±５００ｐｐｍ／℃以内であることを特徴とするものである。
【０００６】
一方、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト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いるが（特開昭４９−２０９２号、４９−２０９３号、特公昭５２−２７３５８号公報等参照）、いずれも上記問題を解決するものではなかった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記温度係数が±５００ｐｐｍ／℃以内であるような温度特性に優れたフェライト材料を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のフェライト材料は、酸化物換算で、４５〜５０モル％のＦｅ_２Ｏ_３と、２８〜３３モル％のＺｎＯと、１２〜１７モル％のＮｉＯと、３〜８モル％のＣｕＯを主成分とし、これら主成分１００重量部に対して、１．７重量部以下のＣａＯと０．０５〜０．５重量部のＡｌ_２Ｏ_３を含有することを特徴とする。
【０００９】
即ち、本発明は、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトにおいて、主成分の組成比を上記範囲とし、かつＣａＯとＡｌ_２Ｏ_３を添加することによって、温度特性に優れたフェライト材料を得るようにした。
【００１０】
また、本発明は、上記フェライト材料において、−２０〜２０℃及び２０〜８０℃のそれぞれ温度範囲における透磁率の温度係数が、±５００ｐｐｍ／℃以内であることを特徴とする。
【００１１】
即ち、本発明では、温度特性を評価する際に、−２０〜２０℃の低温域及び２０〜８０℃の高温域のそれぞれの温度範囲における透磁率の温度係数を求め、これが共に±５００ｐｐｍ／℃以内であるようにすれば、実用的に優れた温度特性を有することを見出した。
【００１２】
本発明において、主成分の組成比を上記範囲とした理由は以下の通りである。Ｆｅ_２Ｏ_３を４５〜５０モル％としたのは、Ｆｅ_２Ｏ_３が４５モル％未満では透磁率μが低下し温度特性が悪くなるためであり、５０モル％を超えるとＱ値が低下するためである。ＺｎＯを２８〜３３モル％としたのは、２８モル％未満では透磁率μが低下し、３３モル％を超えるとキューリー点が下がるためである。ＮｉＯを１２〜１７モル％としたのは、１２モル％未満ではキュリー温度が下がり、１７モル％を超えると透磁率が低下するためである。ＣｕＯを３〜８モル％としたのは、３モル％未満では焼結性が低下し、８モル％を超えると焼結体中に液相が生成して粒成長が起こりやすくなり、Ｑ値が低下してしまうためである。
【００１３】
なお、この他にＭｎＯを含むこともできるが、０．３モル％以下とすることが好ましい。これは、０．３モル％を超えると焼結体中に液相が生成して粒成長が起こりやすくなり、Ｑ値が低下してしまうためである。
【００１４】
これら主成分に対しＣａＯとＡｌ_２Ｏ_３を添加することによって、温度特性を向上させる作用を成す。ここで、上記主成分１００重量部に対し、ＣａＯを１．７重量部以下としたのは、１．７重量部を超えると−２０〜２０℃の低温域における温度特性が悪くなるためである。また、後述するＡｌ_２Ｏ_３を多く含有させればＣａＯは含有しなくても良いが、好ましくはＣａＯの含有量は０．６重量部以上が良い。
【００１５】
さらに、Ａｌ_２Ｏ_３を０．０５〜０．５重量部としたのは、０．０５重量部未満または０．５重量部を超えると、−２０〜２０℃の低温域及び２０〜８０℃の高温域における温度特性が悪くなるためである。
【００１６】
なお、本発明のフェライト材料は、これらの成分以外にＳｉＯ_２、ＭｇＯ、Ｋ_２Ｏ、Ｓ等をそれぞれ０．１重量部以下の範囲で含んでいても良い。
【００１７】
本発明のフェライト材料の製造方法は、上記範囲となるように主成分の各原料を調合し、振動ミル等で粉砕混合した後、８００〜９００℃で仮焼し、この仮焼粉体をボールミルで粉砕した後、所定のバインダーを加えて造粒し、得られた粉体をプレス成形にて所定形状に成形し、９５０〜１２５０℃の範囲で焼成することによって得られる。
【００１８】
また、本発明のフェライト材料は、特にＬＣ回路等に使用されるインダクター素子用のコアとして好適に用いることができる。
【００１９】
ここでコアとしては、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に巻き線を施すことによって、インダクター素子とすることができる。
【００２０】
【実施例】
実施例１
４８．５モル％のＦｅ_２Ｏ_３と、３０．５モル％のＺｎＯと、１４．７モル％のＮｉＯと、５．７モル％のＣｕＯと、０．２４モル％のＭｎＯから成る主成分１００重量部に対して、Ａｌ_２Ｏ_３とＣａＯの添加量を表１に示すように種々に変化させて各原料を調合した。
【００２１】
得られた原料を振動ミルで混合した後、８００〜９００℃で仮焼した。この仮焼粉体をボールミルにて粉砕し、所定のバインダーを加えて造粒した後、圧縮成形してリング状に成形した。この成形体を１１００℃で焼成することによって、図１（ａ）に示すトロイダルコア１を得た。なお寸法は、外径１３．０ｍｍ、内径８．０ｍｍ、厚み２．３ｍｍとした。
【００２２】
このトロイダルコア１に線径０．２ｍｍの被膜銅線を７ターン巻き付けて、ＬＣＲメータ（ＨＰ社製４２８５Ａ）を用いて、周波数１００ｋＨｚと１．５ＭＨｚにおいて透磁率μ、ｔａｎδ／μ、及び温度係数を測定した。温度係数は、−２０〜２０℃の低温域と２０〜８０℃の高温域のそれぞれの温度範囲にて、透磁率μの差Δμ、温度差ΔＴとしたとき、
温度係数＝Δμ／μ・ΔＴ
により求めた。
【００２３】
結果は表１に示す通りである。この結果より、Ａｌ_２Ｏ_３、ＣａＯを含有しないか、またはその含有量が本発明の範囲外のもの（Ｎｏ．１、４、７）では低温域または高温域のいずれかにおいて温度係数が±５００ｐｐｍ／℃の範囲外となっている。
【００２４】
これに対し、Ａｌ₂Ｏ₃を０．０５〜０．５重量％、ＣａＯを１．７重量％以下とした本発明の範囲内のもの（Ｎｏ．２、６、８）は、透磁率μやｔａｎδ／μの特性値を維持したままで、低温域と高温域の両方で温度係数が±５００ｐｐｍ／℃の範囲内となり、温度特性が優れていることがわかる。なお、Ｎｏ．３、５に示すように、ＣａＯの含有量が０％でも温度係数を本発明の範囲内とすることができるが、Ｎｏ．２、６、８に示すようにＣａＯを０．６重量部以上含有することによって、特に低温域での温度特性を向上できる。
【００２５】
【表１】

【００２６】
実施例２
次に、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＮｉＯ、ＺｎＯ、ＣｕＯ、ＭｎＯの主成分を表２に示す組成比となるように調合し、これら１００重量％に対し、Ａｌ_２Ｏ_３０．２重量部、ＣａＯ０．６重量部を添加した。
【００２７】
これらの原料を用いて、実施例１と同様の実験を行った。
【００２８】
結果は表３に示す通りである。この結果より、主成分の組成比が本発明の範囲外のもの（Ｎｏ．４、５、６、８、９、１０、１２、１３、１６、１７）では低温域または高温域のいずれかにおいて温度係数が±５００ｐｐｍ／℃の範囲外となっている。
【００２９】
これに対し、主成分の組成比が本発明の範囲内であるもの（Ｎｏ．１〜３、７、１１、１４、１５、１８、１９）は、透磁率μやｔａｎδ／μの特性値を維持したままで、低温域と高温域の両方で温度係数が±５００ｐｐｍ／℃の範囲内となり、温度特性が優れていることがわかる。
【００３０】
【表２】

【００３１】
【表３】

【００３２】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、酸化物換算で、４５〜５０モル％のＦｅ₂Ｏ₃と、２８〜３３モル％のＺｎＯと、１２〜１７モル％のＮｉＯと、３〜８モル％のＣｕＯを主成分とし、これら主成分１００重量部に対し、０．６〜１．７重量部以下のＣａＯと、０．０５〜０．５重量部のＡｌ₂Ｏ₃を含有することによって、他の特性を維持したまま、温度特性を優れたものとできる。
【００３３】
また、本発明によれば、上記フェライト材料における、−２０〜２０℃及び２０〜８０℃のそれぞれの温度範囲における透磁率の温度係数を±５００ｐｐｍ／℃以内としたことによって、特に温度特性に優れたフェライト材料とすることができる。
【００３４】
そのため、本発明のフェライト材料を用いてインダクター素子を形成すれば、温度変化による特性値の変化が極めて少ない高性能のインダクター素子を提供できる。
【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。
【符号の説明】
１：トロイダルコア
２：ボビン状コア

Claims

酸化物換算で、４５〜５０モル％のＦｅ₂Ｏ₃と、２８〜３３モル％のＺｎＯと、１２〜１７モル％のＮｉＯと、３〜８モル％のＣｕＯを主成分とし、これら主成分１００重量部に対して、０．６〜１．７重量部のＣａＯと０．０５〜０．５重量部のＡｌ₂Ｏ₃を含有することを特徴とするフェライト材料。
−２０〜２０℃及び２０〜８０℃のそれぞれの温度範囲における透磁率の温度係数が、±５００ｐｐｍ／℃以内であることを特徴とする請求項１記載のフェライト材料。