JP2001130954A - フェライト焼結体 - Google Patents
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Abstract
ンピーダンスが高く、効率良く輻射ノイズを遮蔽できる
フェライト焼結体を提供する。 【解決手段】 7.5〜23.0モル%の酸化マグネシ
ウム、7.0〜20.0モル%の酸化銅、19.0〜2
4.2モル%の酸化亜鉛、48.5〜50.3モル%の
酸化鉄を実質的な主成分組成として構成されるMgCu
Zn系のフェライト焼結体であって、前記フェライト焼
結体の平均粒径が1.10〜7.30μm、粒度分布の
標準偏差σが0.60〜10.00の範囲となるように
構成する。
Description
に関し、特に、高周波数における不要な輻射ノイズを遮
断することができるフェライト焼結体(このものは「高
周波不要輻射ノイズ吸収用フェライト焼結体」と称され
る場合もある)に関する。
様な電子部品の普及に伴い、不要な電磁ノイズが各種の
電子機器に悪影響を及ぼすことが問題となっている。
を用いて、目的とする周波数の不要な輻射ノイズを遮断
するEMI(electro magnetic interference)対策に使
用される。フェライトのインピーダンスは複素比透磁率
によって構成され、1ターン当たりのインピーダンスは
下記式で表わされる。
μ”:複素比透磁率の虚数部、A:磁性体の形状ファク
ター、ω:角周波数)
z以上、CPUのクロック周波数が450MHz以上で
あることから、フェライトをEMI対策に用いた際に重
要視される周波数帯域は50〜1000MHzである。
従って、フェライトは50MHz付近から高いインピー
ダンスが求められる。
イズを遮断することができる従来のフェライトとして
は、NiCuZnフェライトが用いられてきた。
uZnフェライトは、使用されるNiO原料が高価なこ
とから安価なフェライト焼結体が提供できないという問
題がある。このため、NiO原料よりもより安価なMg
(OH)2、MgO、もしくはMgCO3等を用いたMg
CuZnフェライトもしくはMnMgCuZnフェライ
トを製造し、このものを、高周波数における不要な輻射
ノイズを遮断することができるフェライト焼結体として
利用する動きがある。このようなフェライト焼結体に関
する先行技術としては、例えば、第2727403号特
許公報、特開平10−324564号公報が挙げられ
る。
公報による提案技術そのままでは、輻射ノイズを遮蔽す
る能力が十分であるとは言えず、本発明者らが要望する
レベルに至るまでの所望の特性が得られていない。
び特開平10−324564号公報に開示された技術で
は、初透磁率をインピーダンスの制御方法の基準として
いる。しかしながら、論文Journal of the Japan Socie
ty of Powder and Powder Metallurgy 42(1995)、22およ
び論文Journal of the Japan Society of Powder andPo
wder Metallurgy 43(1996)、1399に記載されているよう
にMnもしくはCuを置換したMgCuZnフェライト
もしくはMnMgZnフェライトでは、緩和現象、すな
わち、周波数の増加に伴う初透磁率の減少が起きている
ために、初透磁率をもって高周波数のインピーダンスを
制御できるとは限らない。
スは複素比透磁率によって構成され、複素比透磁率は、
磁化のスピンと磁壁の動きにより実質的に影響をうけ
る。そのため、効率よく輻射ノイズを遮蔽するには磁化
スピンと磁壁の動きに関係のあるパラメータを見出しこ
れらを制御することが必要と思われる。
ーダンスは、複素比透磁率だけでなく磁性体形状の効果
もある。従って、効率よく輻射ノイズを遮蔽するフェラ
イト焼結体を評価するには、形状に影響されない材料定
数である複素比透磁率を測定することが好ましいと考え
られる。
たものであり、その目的は、安価な材料選定で周波数5
0MHz以上でインピーダンスが高く、効率良く輻射ノ
イズを遮蔽できるフェライト焼結体を提供することにあ
る。
るために、本発明は、7.5〜23.0モル%の酸化マ
グネシウム、7.0〜20.0モル%の酸化銅、19.
0〜24.2モル%の酸化亜鉛、48.5〜50.3モ
ル%の酸化鉄を実質的な主成分組成として構成されるM
gCuZn系のフェライト焼結体であって、前記フェラ
イト焼結体の平均粒径が1.10〜7.30μm、粒度
分布の標準偏差σが0.60〜10.00の範囲にある
ように構成される。
焼結体は、周波数30MHz、温度25℃における、複
素透磁率の実数部μ’が85以上、複素透磁率の虚数部
μ”が170以下であり、周波数50MHz、温度25
℃における、複素透磁率の実数部μ’が45以上、複素
透磁率の虚数部μ”が100以上であり、周波数500
MHz、温度25℃における、複素透磁率の実数部μ’
が−1.8以上、複素透磁率の虚数部μ”が16以上で
あるように構成される。
焼結体は、周波数100MHz、温度25℃における、
複素透磁率の実数部μ’が15以上、複素透磁率の虚数
部μ”が71以上であり、周波数300MHz、温度2
5℃における、複素透磁率の実数部μ’が−0.3以
上、複素透磁率の虚数部μ”が27以上であるように構
成される。
焼結体は、1200℃未満の焼成温度で焼成されてなる
ように構成される。
について詳細に説明する。本発明の焼結体は、高周波
数、特に、50〜1000MHzにおける不要な輻射ノ
イズを遮断することができるフェライト焼結体に関する
ものである。換言すれば、50MHz付近よりインピー
ダンスが急激に高くなり、50〜1000MHzにおい
て高いインピーダンスを有することができるフェライト
焼結体に関するものである。
分組成は、原料組成として酸化マグネシウム7.5〜2
3.0モル%、酸化銅7.0〜20.0モル%、酸化亜
鉛19.0〜24.2モル%、酸化鉄48.5〜50.
3モル%を含有するMgCuZn系のフェライト焼結体
である。これらの主成分組成のさらに好ましい範囲は、
酸化マグネシウム7.5〜17.3モル%、酸化銅1
5.0〜20.0モル%、酸化亜鉛20.0〜23.5
モル%、酸化鉄49.2〜49.6モル%である。
において、当該焼結体の微細構造は以下のように設定さ
れる。すなわち、平均粒径は1.10〜7.30μmに
設定され、さらに粒度分布の標準偏差σは0.60〜1
0.00の範囲に設定される。これらの値は、以下の手
順で求められる。すなわち、光学顕微鏡にて観察される
多結晶体粒子300個を母集団として取りだし、これら
を円相当直径の値に換算し、これらの換算値を用いて、
直径の平均(平均粒径)と標準偏差とをそれぞれ求め
る。
焼結体において、焼成後の微細構造と組成範囲とを上記
のように設定することによって、磁化スピンと磁壁の動
きを制御し、本発明で目的とする複素比透磁率の実数部
と虚数部の周波数特性が得られ、50〜1000MHz
において高いインピーダンスを有することができる。
ーダンスは複素比透磁率によって構成され、1ターン当
たりのインピーダンスは下記式で表わされる。
素比透磁率の実数部を示し、μ”は複素比透磁率の虚数
部を示し、Aは磁性体の形状ファクターを示し、ωは角
周波数を示す。
上記の設定範囲を外れると、複素比透磁率の虚数部μ”
が低下する傾向にあり、さらにキュリー点も低下する傾
向にある。キュリー点の低下は、発熱により特性劣化が
生じいわゆる熱暴走を引き起こす原因ともなるので好ま
しくない。
複素比透磁率の実数部μ’および複素比透磁率の虚数部
μ”が低下する傾向にあり、さらにキュリー点も低下す
る傾向にある。
ると、複素比透磁率の実数部μ’および複素比透磁率の
虚数部μ”が低下する傾向にあり、さらにキュリー点も
低下する傾向にある。
合を維持させ、補充的な役割を果たす。
径が上記の1.10〜7.30μmを外れたり、粒度分
布の標準偏差σが上記の0.60〜10.00の範囲を
外れたりすると、目的とする複素比透磁率の実数部μ’
および複素比透磁率の虚数部μ”の周波数特性が得られ
ず、50〜1000MHzにおいて高いインピーダンス
を有することができなくなってしまうという不都合が生
じる。
ンピーダンス特性は以下の通り。
ける、複素透磁率の実数部μ’が85以上、複素透磁率
の虚数部μ”が170以下である。周波数30MHzで
は、信号を通す必要があるため、損失成分であるμ”を
抑える必要がある。
ける、複素透磁率の実数部μ’が45以上、複素透磁率
の虚数部μ”が100以上である。下記(3)の要件と
合わせて、50〜1000MHzにおいて高いインピー
ダンスを備え、不要な輻射ノイズを遮蔽することができ
るようにするためである。
おける、複素透磁率の実数部μ’が−1.8以上、複素
透磁率の虚数部μ”が16以上である。上記(2)の要
件と合わせて、50〜1000MHzにおいて高いイン
ピーダンスを備え、不要な輻射ノイズを遮蔽することが
できるようにするためである。
本発明の効果の発現には十分であるが、念のための確認
的な要件として下記の(4)、(5)を挙げることがで
きる。なお、下記(4)、(5)の要件は、上記の
(1)〜(3)の要件を満たせば必然的に満たすことが
本願の発明者らの実験により確認されている。
おける、複素透磁率の実数部μ’が15以上、複素透磁
率の虚数部μ”が71以上である。
おける、複素透磁率の実数部μ’が−0.3以上、複素
透磁率の虚数部μ”が27以上である。
たり、焼成温度は1200℃未満、特に、980〜11
00℃の温度で焼結される。上記の組成範囲のMgCu
Znフェライトを1200℃以上で焼成すると、目的と
する複素比透磁率の実数部μ’および複素比透磁率の虚
数部μ”の周波数特性が得られず、50〜1000MH
zにおいて高いインピーダンスを有することができなく
なってしまうという不都合が生じる。特に、1200℃
以上の温度ではCuOの融点を超えてしまうために液相
が生じ、異常粒成長と偏析物が多く生じる。また、12
00℃以上と焼成温度が高くなるに従って、拡散のスピ
ードが速いMgの偏析も非磁性相として生じ易くなる。
そのため、組成範囲は本願範囲内であっても、上記の微
細構造が得られず、磁化スピンと磁壁の動きを制御する
ことができない。
は、上記の成分の他にMnO、CaO、CoO、Ni
O、SiO2、TiO2、HfO2、GeO2、ZrO2、
MoO3、WO3、Bi2O3、In2O3、Cr2O3、Al
2O3、Ta2O5、Nb3O5、V3O 5等の一種あるいは二
種以上を1重量%以下の割合で含有してもよい。
詳細に説明する。下記表1に示されるようにMgO、C
uO、ZnO、Fe2O3を所定量配合した後、鋼鉄製ボ
ールミルで15時間ほど湿式混合した。さらにこれらの
混合粉を900℃で2時間仮焼きした後、鋼鉄製ボール
ミルで15時間湿式粉砕した。得られたフェライト粉に
ポリビニルアルコール溶液を10重量%添加し、造粒
し、1ton/cm2の圧力で外径15mm、内径7mm、高
さ18mmの筒状体に成形した。このように成形した成
形体を大気中で下記表1に示される焼成温度で3時間焼
成して、各種のフェライト焼結体サンプルを作製した。
℃における周波数30MHz、50MHz、100MH
z、300MHz、および500MHzのそれぞれの複
素比透磁率の複素比透磁率の実数部μ’の値および虚数
部μ”の値、(2)平均結晶粒径、(3)粒度分布の標
準偏差σ、および(4)キュリ−点を求めた。
焼結体は、目標となるNiCuZn系のフェライト焼結
体と同程度のインピーダンス値が得られることが確認さ
れている。すなわち、MgOが7.5〜17.3モル
%、CuOが15.0〜20.0モル%、ZnOが2
0.0〜23.5モル%、Fe2O3が49.2〜49.
6モル%の本発明のMgCuZn系フェライトにおいて
は、92.0〜93.5Ω(30MHz)、108.6
〜124.7Ω(50MHz)、133.5〜151.
1Ω(100MHz)、153.6〜181.3Ω(3
00MHz)、156.6〜188.6Ω(500MH
z)の各インピーダンス値が得られた。これらの各イン
ピーダンス値は、目標となるNiCuZn系のフェライ
ト焼結体における、101.6Ω(30MHz)、12
4.4Ω(50MHz)、150.6Ω(100MH
z)、158.3Ω(300MHz)、165.6(5
00MHz)の値と同レベルである。
ある。すなわち、本発明は、7.5〜23.0モル%の
酸化マグネシウム、7.0〜20.0モル%の酸化銅、
19.0〜24.2モル%の酸化亜鉛、48.5〜5
0.3モル%の酸化鉄を実質的な主成分組成として構成
されるMgCuZn系のフェライト焼結体であって、前
記フェライト焼結体の平均粒径が1.10〜7.30μ
m、粒度分布の標準偏差σが0.60〜10.00の範
囲となるように構成されているので、安価な材料選定で
周波数50MHz以上でインピーダンスが高く、効率良
く輻射ノイズを遮蔽できるフェライト焼結体を提供する
ことができる。
Claims (4)
- 【請求項1】 7.5〜23.0モル%の酸化マグネシ
ウム、7.0〜20.0モル%の酸化銅、19.0〜2
4.2モル%の酸化亜鉛、48.5〜50.3モル%の
酸化鉄を実質的な主成分組成として構成されるMgCu
Zn系のフェライト焼結体であって、 前記フェライト焼結体の平均粒径が1.10〜7.30
μm、粒度分布の標準偏差σが0.60〜10.00の
範囲であることを特徴とするフェライト焼結体。 - 【請求項2】 周波数30MHz、温度25℃におけ
る、複素透磁率の実数部μ’が85以上、複素透磁率の
虚数部μ”が170以下であり、 周波数50MHz、温度25℃における、複素透磁率の
実数部μ’が45以上、複素透磁率の虚数部μ”が10
0以上であり、 周波数500MHz、温度25℃における、複素透磁率
の実数部μ’が−1.8以上、複素透磁率の虚数部μ”
が16以上である請求項1に記載のフェライト焼結体。 - 【請求項3】 周波数100MHz、温度25℃におけ
る、複素透磁率の実数部μ’が15以上、複素透磁率の
虚数部μ”が71以上であり、 周波数300MHz、温度25℃における、複素透磁率
の実数部μ’が−0.3以上、複素透磁率の虚数部μ”
が27以上である請求項2に記載のフェライト焼結体。 - 【請求項4】 1200℃未満の焼成温度で焼成されて
なる請求項1ないし請求項3のいずれかに記載のフェラ
イト焼結体。
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