JP3887211B2 - 高周波用磁性材料 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波用磁性材料に係るもので、特に100ＭＨｚ以上の高周波領域において使用するインダクタやインピーダンス素子等の電子部品に用いるのに適した高周波用磁性材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報・通信分野ではＧＨｚ帯といった高周波帯域を使用する電子機器が実用化されつつあり、この様な電子機器に用いられる電子部品もその使用される範囲が高周波領域に広がりつつある。また、電子機器の小型化に伴って、絶縁体層と内部導体を積層し、一体焼成した積層タイプの電子部品が主流となってきている。この種の電子部品が用いられた電子機器として、例えば、携帯電話がある。この種の電子機器に用いられる高周波コイルでは、絶縁体層の材料としてＮｉ−Ｚｎ系フェライトが主として用いられている。しかしながら、この様な材料で形成された高周波コイルは、周波数が高くなると損失が増加すると共に、スネークの周波数限界線よりも高い周波数ではインダクタとして機能しなくなるという問題があり、高周波領域で用いることができなかった。そのため、従来の高周波コイルは、高周波領域で用いる場合、非磁性体を用いて空心コイルを構成しているが、透磁率が磁性体よりも低いために、高いインダクタンスやＱを得ることが困難となる。
【０００３】
また、コンピューター等の電子機器においては、年々、信号の処理速度が高速化され、これら高周波帯域の信号を扱う電子機器から発生するノイズが問題になってきている。そこで、この様なノイズを除去するために、これら電子機器の信号ラインに抵抗やインピーダンス素子を挿入することがよく行われている。しかしながら、抵抗のインピーダンスは周波数に関係なく一定なので、ノイズを除去するのに充分なインピーダンスを有する抵抗を前述の様な電子機器の信号ラインに挿入した場合、必要な伝送信号までが除去されてしまうという問題がある。また、インピーダンス素子は、主にＮｉ−Ｚｎ系フェライトで形成されているので、スネークの周波数限界線によって損失が最高となる周波数（10ＭＨｚから100ＭＨｚ）以下の周波数帯域ではノイズのみを除去することが可能であるが、前述の様な高周波帯域では必要な伝送信号まで除去されてしまい、電子機器が誤動作を起こす原因となるという問題がある。従って、これら抵抗やインピーダンス素子は、前述の様な高周波帯域の信号を扱う電子機器の信号ラインに挿入することができなかった。
【０００４】
この様な状況の中、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトのスネークの周波数限界線よりも高い周波数においてもその透磁率を維持でき、損失が最高となる周波数がＮｉ−Ｚｎ系フェライトよりも高い材料として、マグネトプラムバイト構造を有する六方晶フェライトの一種であるフェロックスプレーナが注目されている。この材料は、プラナー型の異方性磁界を有していることから、そのスネークの周波数限界線をＮｉ−Ｚｎ系フェライトよりも高くすることができる。そのため、この材料をこれら電子部品に用いることが検討されている。しかしながら、その生成プロセスにおいて1200℃以上の高温で焼成する必要があるので、前述の様な積層タイプの電子部品を形成する際に、内部導体として電気抵抗の低いＡｇを用いたくてもその融点が960℃と焼成温度よりも低いために用いることができなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、フェロックスプレナーの一種であるコバルト−バリウム−ストロンチウム系フェライトの組成の一部を他の元素で置換して、銀の融点よりも低い温度で焼成可能で、高周波領域における透磁率が高くできる高周波用磁性材料を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、フェロックスプレナーの一種であるコバルト−バリウム−ストロンチウム系フェライトのコバルトの一部を銅と亜鉛で置換し、バリウムとストロンチウムの一部をビスマスとカルシウムで置換することによって、上記の課題を解決するものである。
すなわち、本発明による高周波用磁性材料は、一般式
２．１５（Ｃｏ_{0.55 −ｘ}・Ｃｕ_0.45Ｚｎ_ｘ）Ｏ・３（Ｂａ_0.75Ｓｒ_0.15Ｂｉ_0.05Ｃａ_0.05）Ｏ_1.025・９．７２５Ｆｅ_２Ｏ_３
で表される組成（ｘはモル比）において
０＜ｘ≦０．１５
であることに特徴を有するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明は、２．１５（Ｃｏ_{0.55 −ｘ}・Ｃｕ_0.45Ｚｎ_ｘ）Ｏ・３（Ｂａ_0.75Ｓｒ_0.15Ｂｉ_0.05Ｃａ_0.05）Ｏ_1.025・９．７２５Ｆｅ_２Ｏ_３におけるコバルトと亜鉛の比率を選択することにより、高周波領域における透磁率を向上させることができる。
【０００８】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
【０００９】
まず、本発明による高周波用磁性材料の製造方法について説明する。材料としてＣｏＯ、ＣｕＯ、ＺｎＯ、ＢａＣＯ_３、ＳｒＣＯ_３、Ｂｉ_２Ｏ_３、ＣａＣＯ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３を所定の組成となるように秤量し、ボールミル等を用いて所定の時間混合した。これらの混合粉末を1000℃以上の温度で所定時間仮焼し、この仮焼物をボールミル等で所定の時間粉砕した。これに、バインダー等を加えて成形し、880℃〜930℃で焼成して本発明による材料を得た。
【００１０】
本発明による高周波用磁性材料の特性の測定は、通常用いられる短絡同軸法により行った。焼成前の寸法で外径25ｍｍ、内径18ｍｍ、厚さ５ｍｍに成形してトロイダル状のコアを得て各種特性を測定した。初透磁率の測定周波数は300ＭＨｚとした。なお、焼成温度によって特性に差が生じるので、焼成温度ごとに各サンプルの測定結果を得た。
【００１１】
図１は、各焼成温度ごとに亜鉛の置換量を変えたサンプルの初透磁率を300ＭＨｚで測定した結果を示すものである。横軸に亜鉛の置換量を示し、縦軸に初透磁率を示してある。
折れ線１１は焼成温度を880℃としたものの特性を示す。亜鉛の置換量が0のとき（すなわち、コバルトの一部を銅だけで置換したとき）の初透磁率が4.72であったが、亜鉛の置換量を0.05とすると5.54と上昇し、亜鉛の置換量を0.1にすると6.19と最高になった。
折れ線１２は焼成温度を910℃としたものの特性を示す。亜鉛の置換量が0のとき（すなわち、コバルトの一部を銅だけで置換したとき）の初透磁率が7.25であったが、亜鉛の置換量を0.05とすると8.16と上昇し、亜鉛の置換量を0.1にすると9.85と最高になった。
折れ線１３は焼成温度を930℃としたものの特性を示す。亜鉛の置換量が0のとき（すなわち、コバルトの一部を銅だけで置換したとき）の初透磁率が7.83であったが、亜鉛の置換量を0.05とすると9.07と上昇し、亜鉛の置換量を0.1にすると10.53と最高になった。
【００１２】
上述の様に、亜鉛の置換量が0.05のときにはいずれのものも初透磁率が上昇し、亜鉛の置換量が0.1のときにはいずれも初透磁率が最高となった。また、焼成温度を910℃としたもので見ると、亜鉛の置換量が0.1のときは、亜鉛の置換量が0のときと比較すると初透磁率が約30％向上している
【００１３】
上記の様に本発明の高周波磁性材料は、亜鉛の置換量が0＜ｘ≦0.15の範囲、好ましくは0＜ｘ＜0.15の範囲で、従来のものよりも低い焼成温度で、高周波領域における特性の良好な磁性材料が得られた。
【００１４】
【発明の効果】
本発明によれば、100ＭＨｚ以上の高周波領域において、透磁率の大きい磁性材料が、従来のものよりも低い焼成温度で得られる。これによって、インダクタンスの大きい、ＵＨＦ帯からそれ以上の周波数帯域に適したインダクタ用の磁性材料が得られる。また、損失が最高となる周波数を300ＭＨｚ以上にすることができるので、高周波帯域の信号を扱う電子機器から発生するノイズを除去するのに適した高周波インピーダンス素子用磁性材料が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による高周波用磁性材料の特性の説明図である。

Claims (3)

1. 一般式
   ２．１５（Ｃｏ_{0.55 −ｘ}・Ｃｕ_0.45Ｚｎ_ｘ）Ｏ・３（Ｂａ_0.75Ｓｒ_0.15Ｂｉ_0.05Ｃａ_0.05）Ｏ_1.025・９．７２５Ｆｅ_２Ｏ_３
   で表される組成（ｘはモル比）において
   ０＜ｘ≦０．１５
   であることを特徴とする高周波用磁性材料。
2. 一般式
   ２．１５（Ｃｏ_{0.55 −ｘ}・Ｃｕ_0.45Ｚｎ_ｘ）Ｏ・３（Ｂａ_0.75Ｓｒ_0.15Ｂｉ_0.05Ｃａ_0.05）Ｏ_1.025・９．７２５Ｆｅ_２Ｏ_３
   で表される組成（ｘはモル比）において
   ０＜ｘ≦０．１５
   であることを特徴とする高周波インダクタ用磁性材料。
3. 一般式
   ２．１５（Ｃｏ_{0.55 −ｘ}・Ｃｕ_0.45Ｚｎ_ｘ）Ｏ・３（Ｂａ_0.75Ｓｒ_0.15Ｂｉ_0.05Ｃａ_0.05）Ｏ_1.025・９．７２５Ｆｅ_２Ｏ_３
   で表される組成（ｘはモル比）において
   ０＜ｘ≦０．１５
   であることを特徴とする高周波インピーダンス素子用磁性材料。

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