JP2002141214A

JP2002141214A - 磁性材料とこれを用いたコイル部品

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Publication number: JP2002141214A
Application number: JP2000331805A
Authority: JP
Inventors: Ko Ito; 綱伊藤; Tatsuya Shimazaki; 達也島崎; Bungo Sakurai; 文吾桜井
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2000-10-31
Filing date: 2000-10-31
Publication date: 2002-05-17
Anticipated expiration: 2020-10-31
Also published as: JP3939088B2

Abstract

(57)【要約】【課題】スピネル相以外の第２相を出現させ、高周波領
域での複素透磁率の虚数成分μ”を制御し、これにより
極めて良好なＱ値が得られ、しかもＡｇあるいはその合
金との同時焼成が可能となる焼成温度で、焼結体密度が
高い磁性材料と、これを用いたコイル部品、特に内部導
体層にＡｇあるいはその合金を用いた積層型コイル部品
を提供する。【解決手段】磁性材料は、少なくともＦｅ、Ｎｉ、Ｃ
ｕ、Ｃｏの酸化物を主成分として含有するスピネル型フ
ェライト焼結体に対し、（Ｃｕ_０．２Ｎｉ_０． _８）酸化
物相を分散含有し、かつ全体量に対する含有量が０から
１０ｗｔ％（但し、０は含まず）となるＢｉ_２Ｏ_３を分
散含有する。また、この磁性材料をコアあるいは積層構
造のインダクタの磁性体層に用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高周波領域で使用
される磁性材料とその磁性材料を含有するコアを有する
バルク型コイル部品または磁性体層内に前記磁性材料を
有する積層型コイル部品に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、各種電子機器の小型化、軽量化に
伴い、それらを構成する電子部品についても小型化、軽
量化が進んでいる。コイル、トランス等のコイル部品も
例外ではなく、小型化、軽量化が進み、一方で電子機器
の高周波化も進んでいる。特に移動体通信機器において
は１０ＭＨｚ以上の周波数帯でコイル等が使用されてお
り、小型で高周波領域まで動作し、高いＱ値を持つコイ
ル等が望まれている。

【０００３】高周波用コイル部品としては、磁性体でな
るコアにワイヤを巻き付けたバルク型と、磁性体層と内
部導体層とを積層し焼結してなる積層型とがある。バル
ク型コイル部品は、磁性粉末にバインダーを加えて造粒
した後に所定の形状に成形し、加工し、空気中で８５０
℃から１３００℃程度で焼成したコイル用コア（コアは
焼成後に加工する場合もある）にＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｆ
ｅ、Ｐｔ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ａｌ、Ｃｏまたはそれら
の合金等からなるワイヤを巻いて作製する。

【０００４】積層型コイル部品は、導体が磁性体で覆わ
れていることから、漏れ磁束がなく、クロストークが抑
制され、高密度実装に適していること、大きなインダク
タンスＬを持ちつつ小型化が可能なこと、堅牢性が高い
こと等を特徴としており、近年は多岐にわたる分野に使
用されている。積層型コイル部品は、通常、磁性体層用
ペーストと内部導体層用ペーストとを厚膜技術（印刷法
やドクターブレード法等）により積層し、一体化した
後、焼成し、得られた焼結体表面に外部電極用ペースト
を印刷し、焼き付けることにより製造される。そして、
内部導体材料はインダクタの直流抵抗、さらに製品のＱ
値にも影響を及ぼすことから、抵抗の低いＡｇが用いら
れる。ここで重要なことは、磁性体層に用いられる磁性
材料は、前記のように内部導体と同時焼成されることか
ら、少なくともＡｇの融点（約９６０℃）以下で焼結で
きることである。

【０００５】バルク型、積層型のいすれのコイルにおい
ても、フェライトによる磁性体層（コア）の比抵抗が高
いことが要求される。バルク型においては、コアにワイ
ヤにより巻線を施す際に、比抵抗が低ければボビン等の
絶縁物が必要となり、コアの小型化の障害となり、さら
にメッキによりコアに電極を形成する場合は比抵抗が低
いとメッキの信頼性が劣化する。また、コアの比抵抗が
低いとコアの素地までメッキされるおそれがあり、コイ
ルとしての信頼性も著しく低下する。

【０００６】そこで、バルク型、積層型のコイル部品の
うち、高周波領域で使用される磁性材料としてＮｉ−Ｃ
ｕ−Ｚｎ系のフェライトが一般に用いられる。その理由
は、フェライトが立方晶の結晶構造であり、比抵抗が高
く、適度の透磁率を有しており、空芯コイルや非磁性体
をコイルのコアとして用いたコイルと同等のインダクタ
ンスを得るのであれば、これらに比べて巻線数を減らす
ことができ、素子の小型化に有利であり、また、高周波
領域まで高いＱ値を得ることができるという特徴を有し
ている。

【０００７】高周波領域でのＱ特性を向上させることを
目的として、特許第２８９３３０２号公報には、Ｎｉ、
Ｃｕ、Ｃｏ、Ｆｅの酸化物を主成分として含有するスピ
ネル型フェライト焼結体に対し、ＮｉＯ相を０〜６０ｗ
ｔ％（但し０を含まず）分散含有したものが開示されて
いる。また、このような組成とすれば、高周波領域での
Ｑ特性が良好となり、Ｑの最大値が高周波側にシフト
し、コイル用コア材料のμ値については１０ＭＨｚの値
を用い、インダクタンス値が高くとれ、さらにその効果
として、前記の手法により高周波帯域用磁芯材料として
適用可能な酸化物磁性材料が安価に得られる旨の記載が
ある。

【０００８】また、前記公報中に記載の実施例には、前
記フェライト材料を金型を使用して圧縮成形し、大気中
で徐熱すると共に、炉内にて９７０℃で４時間保持して
フェライト焼結体を得た旨の記載がある。

【０００９】さらに特公平６−８０６１３号公報には、
密度の高いＮｉ−Ｚｎ系フェライト材料の提供を目的と
して、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト材料の主成分に対し、Ｂ
ｉ_２Ｏ_３を、４〜２０ｗｔ％の範囲で添加含有させ、低
い焼成温度で高い焼結体密度およびＱ値を持つ磁性材料
を得た例が開示されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】コイル部品の品質を量
る因子として品質係数：Ｑ値が挙げられる。これはコイ
ルのリアクタンス成分と交流抵抗成分の位相角をθ（de
g）とすると、９０（deg）−θ（deg）で表される損失
角δ（deg）を用いて表される損失：tanδの逆数であ
り、Ｑ＝１／tanδで表される。

【００１１】スピネル型フェライトの透磁率と周波数に
はスヌーク（ｓｎｏｅｋ）の限界線（透磁率の低いフェ
ライト程、高い周波数まで透磁率を維持する）が成り立
ち、コイルの形状および巻線数とそのパターンを同等と
した場合、透磁率の異なる材料をコイルに使用すること
により、適用する周波数を変えることが可能となる。こ
れは前記スヌークの限界線からも分かる通り、周波数が
高周波になることにより透磁率が減少する。この透磁率
の減少が生じる周波数は透磁率の大小により異なるが、
一般的にはスヌークの周波数限界線に沿って透磁率が減
少する。また、透磁率は複素成分を含めて表すと、実数
成分μ’と虚数成分μ”に分けられる。

【００１２】透磁率の実数成分であるμ’は一定の周波
数まで一定の値を保持し、その後周波数の増加と共に前
述したスヌークの限界線に沿って減少する。また、虚数
部分μ”は周波数の増加と共に増加し、μ’成分がフラ
ット領域の値の約半分に減少する周波数付近で最大とな
り、その後周波数の増加と共に減少する。

【００１３】このような複素透磁率の実数部分μ’と虚
数部分μ”はコイルのインダクタンスＬと交流抵抗Ｒを
用いると、下記の式で表される。

【００１４】μ’＝ｌ_ｅ×Ｌ／（μ_０×Ａ_０×ｎ^２） μ”＝ｌ_ｅ×（Ｒ_ｅｆｆ−Ｒ_ｗ）／（μ_０×ω×Ａ_０×
ｎ^２）ここに、ｌ_ｅ：実測による試料の実効磁路長（ｍ） μ_０：真空透磁率４×π×１０^−７（Ｈ／ｍ）Ａ_０：実測による試料の実効断面積（ｍ^２）ｎ：試料のコイル巻数 ω：角周波数（ラジアン／ｓ）ω＝２×π×ｆここに、π：円周率、ｆ：測定周波数（Ｈｚ）Ｌ：コイルのインダクタンス（Ｈ）Ｒ_ｅｆｆ：試料を含めたコイルの損失抵抗（Ω）Ｒ_ｗ：ワイヤの交流抵抗（Ω）

【００１５】このような複素透磁率の実数部分μ’と虚
数部分μ”とを用いると、品質係数ＱはＱ＝μ’／μ”
＝１／tanδで表される。このように、コイル用コアに
フェライトを用いる場合、使用するフェライト材料の複
素透磁率のμ’成分はもとより、虚数成分であるμ”の
大小がその特性を決める要因となる。スヌークの限界線
から分かるように、所望の周波数領域で品質係数の高い
（損失の少ない）コイルを得ようとすれば、適宜効果の
高い透磁率の磁性材料を用いることが肝要である。

【００１６】しかしながら、１００ＭＨｚ以上の高周波
領域の品質係数の高い（損失の少ない）コイルを得よう
とすれば、透磁率およびその実数部分μ’が低く、さら
に虚数部分μ”の増加を低く抑えた磁性材料を用いるこ
とが望ましい。

【００１７】前記した特許第２８９３３０２号公報にお
いては、Ｑ値の向上、高周波化は窺えるものの、コイル
の性能を左右する高周波領域における透磁率の虚数成分
であるμ”の記載がなく、実数部分であるμ’について
も実効透磁率として１０ＭＨｚの値が挙げられているに
すぎない。コイルとして高周波領域の信頼性を量る上で
はμ’／μ”で表されるＱ値の他に、μ’もしくはμ”
についても明確にし、制御を行うことが必要である。

【００１８】なお、特許第２８９３３０２号公報におい
ては、スピネル型フェライト焼結体にＮｉＯ相を適宜分
散含有させたものとしているが、このＮｉＯ相の存在が
明確でない。なぜならば、スピネル相とＮｉＯ相の析出
量の測定をＸ線回折線の強度比からの推定で行っている
が、使用する回折ピークはスピネル相が（３１１）反射
と（２２２）反射と（４００）反射からであり、ＮｉＯ
相の測定に使用した回折ピークは（１１１）反射と（２
００）反射である。ところがＮｉＯ相の測定に使用した
（１１１）反射は回折角２θ＝５６．５°であって、
（２００）反射は回折角２θ＝６６．３°であり、これ
らはそれぞれスピネル相の（２２２）反射の回折角２θ
＝５６．６°と、（４００）反射の回折角２θ＝６６．
３°にそれぞれ等しい。このように、ＮｉＯ相とスピネ
ル相は回折ピークが重なるため、ＮｉＯ析出を断定する
ことには疑問があり、ＮｉＯがスピネル相に固溶してい
るとも考えられる。さらに前記公報には、「焼結体の結
晶組織を観察したところ、結晶が局部的に著しく偏在し
ているような状態は認められず、ＮｉＯ相に分散した状
態になっていることが判明した」との記載があるよう
に、ＮｉＯのスピネル相への固溶状態を示すものと考え
られる。

【００１９】また、前記特許第２８９３３０２号公報で
は焼成温度が９７０℃で４時間保持であり、この温度で
はＡｇあるいはＡｇ−Ｐｄとの同時焼成は困難である。

【００２０】さらに、前記特公平６−８０６１３号公報
に記載された製造法では、焼成温度が明確ではなく、Ｂ
ｉ_２Ｏ_３を１０ｗｔ％添加含有させた例では焼成温度が
９５０℃のとき、密度が４．８６位であって、密度が望
ましい密度である５以上の場合は焼成温度が９６０℃以
上となり、ＡｇあるいはＡｇ−Ｐｄとの同時焼成が困難
である。

【００２１】また、特公平６−８０６１３号公報の製造
法によると、Ｂｉ_２Ｏ_３の含有により１００ＭＨｚにお
いてＱ値が向上した例が開示されているが、コイルの性
能を左右するμ’およびμ”に関する記載はない。

【００２２】本発明は、上記問題点に鑑み、スピネル相
以外の第２相を出現させると共に、この出現を明確にし
てその量を調整することにより、高周波領域での複素透
磁率の虚数成分μ”を制御し、これにより極めて良好な
Ｑ値が得られる磁性材料とこれを用いたコイル部品を提
供することを目的とする。また本発明は、Ａｇあるいは
その合金との同時焼成が可能となる焼成温度で、焼結体
密度が高く、極めて良好なＱ特性が得られる磁性材料
と、これを用いたコイル部品、特に内部導体層にＡｇあ
るいはその合金を用いた積層型コイル部品を提供するこ
とを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段と作用、効果】請求項１の
磁性材料は、少なくともＦｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｏの酸化
物を主成分として含有するスピネル型フェライト焼結体
に対し、（Ｃｕ_０．２Ｎｉ_０．８）酸化物相を分散含有
し、かつ全体量に対する含有量が０から１０ｗｔ％（但
し、０は含まず）となるＢｉ_２Ｏ_３を分散含有すること
を特徴とする。

【００２４】このように、（Ｃｕ_０．２Ｎｉ_０．８）酸
化物相をフェライト焼結体とは別に分散含有し、この量
を調整することにより、高周波領域での複素透磁率の虚
数成分μ”を制御することができ、これにより、高周波
領域で極めて良好なＱ値を持つ磁性体が得られる。ま
た、Ｂｉ_２Ｏ_３を０〜１０ｗｔ％含有することにより、
積層型コイル部品において、焼結体密度が５ｇ／ｃｍ^３
以上でＡｇとの同時焼成が可能な９１０℃以下の温度、
あるいはＡｇ−Ｐｄ等のＡｇ合金と同時焼成が可能な９
５０℃以下の温度での焼成により、高周波領域で極めて
良好なＱ特性の焼結体でなる磁性体を得ることができ
る。

【００２５】請求項２の磁性材料は、請求項１の磁性材
料において、主成分としてさらにＺｎを含有することを
特徴とする。

【００２６】このように主成分としてＺｎを含有させる
ことにより、初透磁率を高めることができる。

【００２７】請求項３のコイル部品は、バルク型コイル
部品であって、請求項１または２の磁性材料からなるコ
アを有することを特徴とする

【００２８】このようなコアは、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＮｉＯ、
ＣｕＯ、ＺｎＯ、ＣｏＯ等の主成分および場合によって
はＰ、Ａｌ、Ｂ、Ｍｎ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｐｂ、Ｗ、Ｖ等の
酸化物を副成分として所定の比率となるように秤量し、
ボールミル、サンドミル、振動ミル、湿式メディア攪拌
型ミル等を用い、混合粉砕した後、湿式の場合は乾燥
し、仮焼きし、ボールミル、サンドミル、振動ミル、湿
式メディア攪拌型ミル等を用いて粉砕し、湿式の場合は
乾燥を行う。そしてバルク型コアを得る。

【００２９】バルク型コイル部品のコアは、粉体にバイ
ンダーを加え、造粒した後に所定の形状に成形加工した
後、空気中で８５０℃〜１３００℃でコアとして焼成
し、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｒｔ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｐ
ｂ、Ａｌ、Ｃｏまたはこれらの合金等からなるワイヤを
巻いて作製する。なお、前記コアの加工は焼成後に行っ
てもよい。

【００３０】請求項３のコイル部品は、前記磁性材料で
作製されたコアを有するため、焼成温度がＡｇまたはＡ
ｇ−Ｐｄ等の合金の融点以下の低い焼成温度で、密度が
５ｇ／ｃｍ^３以上の焼結体で構成することができる。ま
た、高周波領域でのＱ値も高温焼成のものと遜色のない
ものを提供できる。

【００３１】請求項４のコイル部品は、磁性体層と内部
導体層を有する積層型コイル部品であって、前記磁性体
層が請求項１または２の磁性材料からなることを特徴と
する。積層型コイル部品は、通常、磁性体層用ペースト
と内部導体層用ペーストとを厚膜技術（印刷法やドクタ
ーブレード法等）により積層して一体化した後、焼成
し、得られた焼結体表面に外部電極用ペーストを印刷
し、焼き付けることにより製造される。請求項４の磁性
体層用ぺーストは請求項１、２の磁性材料を用い、前記
バルク型コイル部品のコアと同様に粉末を作製し、バイ
ンダーと溶剤と共に混合してペーストを作製する。内部
導体層用ペーストは、通常、導電体粉末とバインダーと
溶剤とを混合して作製する。

【００３２】請求項４の積層型コイル部品は、磁性体層
に前記磁性材料を用いることにより、低温度で内部導体
層と同時焼成が可能な高密度の積層型コイル部品を提供
することができる。また、高周波領域におけるＱについ
ても、高温焼成のものと遜色の無いものを提供できる。

【００３３】請求項５の積層型コイル部品は、請求項４
のコイル部品であって、前記内部導体層がＡｇまたはＡ
ｇ−Ｐｄの合金を主成分とすることを特徴とする。

【００３４】積層型コイル部品の導電体粉末としては、
製品の直流抵抗を低減させ、Ｑ値を向上するという理由
から、ＡｇまたはＡｇ−Ｐｄ等の合金が最適である。こ
のＡｇまたはその合金を導電材に用いる場合、焼成条件
や焼成雰囲気は磁性体や導電材の材質に応じて適宜決定
すればよいが、焼成温度は導電材にＡｇを用いた場合
は、好ましくは８８０〜９１０℃である。また、Ａｇ−
Ｐｄの合金を用いた場合は、好ましくは９１０〜９５０
℃である。焼成温度が低すぎると焼結不足となり、高す
ぎると、フェライト中に電極材料が拡散してチップの電
磁気特性を著しく悪化させるからである。また、焼成時
間は５分から２時間である。

【００３５】請求項５の積層型コイル部品においては、
内部導体層にＡｇもしくはＡｇ−Ｐｄの合金を主成分と
するので、内部導体層の抵抗を低いもので構成すること
ができ、Ｑの高い積層型コイル部品を提供することがで
きる。

【００３６】

【発明の実施の形態】本発明の酸化物磁性材料は、Ｆ
ｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｏを主成分とするものであり、さら
に必要に応じてＺｎを加えて主成分とする。さらにこの
フェライト焼結体に（Ｃｕ_０．２Ｎｉ_０．８）Ｏ相を有
するものである。この（Ｃｕ_０．２Ｎｉ _０．８）Ｏ相の
含有率は好ましくは０〜３１ｗｔ％（但し０を含ます）
である。また、この主成分に全体に対する含有量が０〜
１０ｗｔ％（但し０を含まず）となるＢｉ_２Ｏ_３を含む
ものである。また、不純物として、Ｐ、Ａｌ、Ｂ、Ｍ
ｎ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｐｂ、Ｗ、Ｖ、Ｍｏ等を含有してもよ
い。

【００３７】なお、主成分の組成は、所定値以上の透磁
率、焼結体密度の特性を得る上で好ましくはＦｅ_２Ｏ_３
は５〜５１ｍｏｌ％、ＮｉＯは１０〜９４．４９ｍｏｌ
％、ＣｕＯは０．５〜３５ｍｏｌ％、ＺｎＯは０〜３５
ｍｏｌ％（但し０を含む）、ＣｏＯは０．０１〜５ｍｏ
ｌ％である。

【００３８】ここで、Ｆｅ_２Ｏ_３は５ｍｏｌ％未満であ
ると、焼結体密度に劣化が見られる。そして、Ｆｅ_２Ｏ
_３は化学量論組成を超えた範囲から、空気中の焼成では
Ｆｅ _３Ｏ_４の析出により、焼結体密度の劣化およびコア
としての比抵抗の劣化が始まる。この析出が顕著に見ら
れるのは、５１ｍｏｌ％を超える範囲である。

【００３９】また、ＮｉＯが１０ｍｏｌ％未満である
と、（Ｃｕ_０．２Ｎｉ_０．８）Ｏ相の析出が見られず、
Ｑ特性が向上しない。ＮｉＯはＦｅ_２Ｏ_３、ＣｕＯ、Ｚ
ｎＯ、ＣｏＯの最低量がそれぞれ最低含有率となる場合
の残り全部を占める含有率（９４．４９ｍｏｌ％）まで
含有させることができる。

【００４０】また、ＣｕＯが０．５ｍｏｌ％未満である
と、（Ｃｕ_０．２Ｎｉ_０．８）Ｏ相の析出が見られず、
３５ｍｏｌ％を超えると、コアの比抵抗の劣化が見られ
る。

【００４１】初透磁率は、使用する周波数により適宜決
定すればよいが、初透磁率を管理する上で最も大きな要
因となるのがＺｎＯである。所望の初透磁率が低い場合
にはＺｎＯ量を０とし、これより高い初透磁率を得たい
場合はＺｎＯ量を増加させることが必要となる。但し、
ＺｎＯの含有量が３５ｍｏｌ％を超えるとキュリー点が
下がり、実用上この値が限界である。

【００４２】透磁率の実数部分μ’および虚数部分μ”
の制御を行う上で要因となるのがＣｏＯ量であるが、こ
の量が増加することにより、除々にではあるが、初透磁
率が低下し、高周波におけるＱ特性が向上する。このＣ
ｏＯの添加の効果が現れるのは０．０１ｍｏｌ％以上で
ある。但しこのＣｏＯの添加量が増加すると、透磁率の
温度特性に劣化が見られ、５ｍｏｌ％を超えると、透磁
率の温度に対する変化率が増加するので、実用上この値
が限界である。

【００４３】また、副成分として用いるＢｉ_２Ｏ_３につ
いては、含有量の増加により低温での焼結体密度が向上
する。これは主成分として用いるＣｕＯと同様である
が、低温で焼結体密度を向上させることを目的にＣｕＯ
量を増加させることにより、初透磁率やＱ値に劣化が見
られた場合は、適宜Ｂｉ_２Ｏ_３量を調整することで、Ｑ
値を劣化させず低温での焼結体密度を向上させることが
可能となる。但しＢｉ_２Ｏ_３の含有量が１０ｗｔ％を超
えると仮焼において、粒成長が急激に進み、次工程での
粉砕が困難となり、本焼成での緻密化に支障をきたす。
Ｂｉ_２Ｏ_３の含有量は０〜１０ｗｔ％（但し０を含ま
ず）であり、より好ましくは０．３〜１０ｗｔ％であ
る。

【００４４】

【実施例】（試料）表１に示す組成となるように主成分
として酸化鉄（α−Ｆｅ_２Ｏ_３）と酸化ニッケル（Ｎｉ
Ｏ）と酸化第２銅（ＣｕＯ）と酸化亜鉛（ＺｎＯ）と四
三酸化コバルト（Ｃｏ_３Ｏ_４）とをボールミルにより５
時間湿式混合した。次にこれらの原料混合粉末を大気中
７５０〜９００℃で２時間仮焼した後、ボールミルにて
比表面積が４ｍ^２／ｇとなるように湿式粉砕し、成形用
粉末を得た。

【００４５】これらの粉砕粉末にバインダーとして鹸化
度が９８．５、重合度２４００のポリビニールアルコー
ル（ＰＶＡ１２４）の３ｗｔ％水溶液を１０重量部加え
て造粒し、後述の測定条件等に合わせて所定の形状に成
形し、空気中で８８０、９１０、９４０、９５０、９８
０、１０３０、１０６０、１０９０、１１２０℃で焼成
してコアを作製した。

【００４６】また、比較例として、（Ｃｕ_０．２Ｎｉ
_０．８）Ｏ相の析出が見られないＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェ
ライトを比較例１、２とし、本発明の実施例１、２、３
と同様の製造条件により作製した磁性材料を用意し、コ
アを作製した。

【００４７】また、比較例３，４、５として、Ｆｅ_２Ｏ
_３、ＮｉＯ、ＣｕＯ、ＺｎＯ、ＣｏＯの組成をそれぞれ
実施例１、２、３と同じとし、いずれもＢｉ_２Ｏ_３を含
まないサンプルを用意した。また、別の比較例６とし
て、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＮｉＯ、ＣｕＯ、ＺｎＯ、ＣｏＯの組
成を実施例２と同じとし、Ｂｉ_２Ｏ_３の含有量を１５ｗ
ｔ％としたものを用意した。

【００４８】なお、前記成形用粉末の比表面積の測定
は、（株）島津製作所製流動式比表面積自動測定装置、
フローソープ２３００型でＢＥＴ一点法により測定し
た。

【００４９】（（Ｃｕ_０．２Ｎｉ_０．８）Ｏ相の同定）
前述のように、９００℃に仮焼成して粉砕した成形用粉
末について、表１に示した各サンプルの（Ｃｕ_０．２Ｎ
ｉ_０．８）Ｏ相の有無の検出と析出量の測定をＸ線回折
装置により行った。

【００５０】（Ｃｕ_０．２Ｎｉ_０．８）Ｏ相の定量はＸ
線回折線の強度比により行った。Ｘ線回折装置は、日本
電子（株）社製ＪＤＸ−３５３０を用い、線源はＣｒ−
Ｋα線を使用した。測定条件は、ステップスキャン法、
ステップ角度０．０４°、計数時間２０秒／ステップで
行った。

【００５１】ここで、（Ｃｕ_０．２Ｎｉ_０．８）Ｏ相の
析出を確認した根拠について説明する。Ｘ線回折の結果
から、サンプル３〜９には、サンプル１、２（比較例
１、２）には見られない回折角２θ＝１０２°、１４４
°に第２相の出現が見られた。さらに、スピネルのピー
クと同位置ではあるが、回折角２θ＝５６．５°、６
６．３°に強度の増加が見られた。これら４つのピーク
は、相と回折角２θとの関係を表すＡＳＴＭカードＮ
ｏ．２５−１０４９に示される（Ｃｕ_０．２Ｎ
ｉ_０． _８）Ｏ相のピークと重なることから、析出が確認
された相を（Ｃｕ_０．２Ｎｉ_０ _．８）Ｏ相と同定した。

【００５２】また、前記カードによれば、回折角２θ＝
１０２°は（Ｃｕ_０．２Ｎｉ_０．８）Ｏ相における（２
２０）反射、２θ＝１４４°は（２２２）反射、２θ＝
５６．５°は（１１１）反射、２θ＝６６．３°は（２
００）反射であることが確認された。

【００５３】さらにＥＰＭＡによる面分析から、Ｎｉと
Ｃｕの元素分布は同位置に存在することが確認された。
このことは、先に示したＸ線回折の結果と一致し、析出
が確認された相を（Ｃｕ_０．２Ｎｉ_０．８）Ｏ相と断定
した。

【００５４】

【表１】

【００５５】また、サンプル１（比較例１）はＣｕＯを
含まないフェライトである。このサンプル１において
は、（Ｃｕ_０．２Ｎｉ_０．８）Ｏとスピネルの重なり合
うピークである回折角２θ＝５６．５°および２θ＝６
６．３°のピークは増大するものの、スピネルのピーク
と重ならない２θ＝１０２°の出現が無いことから、
（Ｃｕ_０．２Ｎｉ_０．８）Ｏのような第２相の存在は認
められない。

【００５６】すなわちサンプル１のように、ＣｕＯを含
まず、化学量論的に余剰のＮｉＯが析出されると考えら
れる組成において、Ｃｒ線源を用いても得られた回折角
のピークはスピネル相と重なりあうものとしか見られな
かった。

【００５７】サンプル２は、ＣｕＯを含むフェライトで
あるが、（Ｃｕ_０．２Ｎｉ_０．８）Ｏとスピネルの重な
り合うピークである２θ＝５６．５°と２θ＝６６．３
°のピークは増大するものの、スピネルのピークと重な
らない２θ＝１０２°のピークの出現が無いことから、
（Ｃｕ_０．２Ｎｉ_０．８）Ｏのような第２相の存在は認
められない。

【００５８】表２に（Ｃｕ_０．２Ｎｉ_０．８）Ｏ相の析
出量の定量結果を示す。（Ｃｕ_０． _２Ｎｉ_０．８）Ｏの
析出量の算出については、同定した（Ｃｕ_０．２Ｎｉ
_０．８）Ｏ相をＡＳＴＭカードＮｏ.２５−１０４９に
示される３強線と同じ回折ピークから、その強度比を用
い、スピネル相との相対比率を算出した。

【００５９】（μ’、μ”、Ｑ測定）各サンプルの成型
用粉末を用いて、外径３０ｍｍ、内径１８ｍｍ、高さ８
ｍｍのトロイダル型となるように成形し、空気中で１１
２０℃で焼成し、ワイヤを３回巻きにすることにより実
際にコイル部品を作製した。そして、インピーダンスア
ナライザ（ヒューレットパッカード社製４２９１Ａ）に
より、磁界を０．４Ａ／ｍ印加し、周波数を１、２、
３、５、７、１０、２０、３０、５０、７０、１００、
１５０、２００、２８０、３３０、４３０、５００ＭＨ
ｚとしてインダクタンスおよび交流抵抗、ワイヤの直流
抵抗を測定し、前述した式からμ’、μ”を求めた。ま
た、μ’をμ”で除算することにより、Ｑ値を求めた。
各サンプルについてのμ’、μ”、Ｑ値の周波数による
変化を、それぞれ図１、図２、図３に示す。

【００６０】（見かけ密度の測定）表３に示す見かけ密
度は、前記μ’、μ”の測定に用いた焼結体の寸法から
堆積を求め、その質量を体積で除算して求めた。

【００６１】（評価−その１）：μ‘、μ“について図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、サンプル１から８に
ついて、実数部分μ‘の挙動に大きな差は見られない。
すなわち、（Ｃｕ_０．２Ｎｉ_０．８）Ｏ相の析出の有無
およびに関わらず、実数部分μ’の挙動に大きな差は見
られない。一方、虚数部分μ”は、図２（Ａ）、（Ｂ）
から明らかなように、比較例３〜５、実施例１〜３の場
合、すなわち（Ｃｕ_０．２Ｎｉ_０．８）Ｏ相の析出が有
る場合、Ｂｉ_２Ｏ_３の有無に拘わらず、比較例１、２に
比較し、周波数の増加に伴う虚数部分μ”の増加する周
波数が高周波化している。

【００６２】

【表２】

【００６３】（評価−その２）：Ｑ値についてさらに、Ｑ値については、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すよ
うに、（Ｃｕ_０．２Ｎｉ_０．８）Ｏ相の析出が有る比較
例３〜５および実施例１〜３の場合、比較例１、２に比
較し、Ｂｉ_２Ｏ_３の有無に拘わらず、ピーク値の高周波
化が窺え、その値も大きく向上していることが分かる。
このように、（Ｃｕ_０．２Ｎｉ_０．８）Ｏ相からなる第
２相の出現により虚数部分μ”の高周波化が可能であ
り、また、（Ｃｕ_０．２Ｎｉ_０．８）Ｏ相の量を調整す
ることによって高周波領域での虚数部分μ”を制御する
ことにより、極めて良好なＱ値が得られる磁性材料とこ
れを用いたコイル部品が得られる。

【００６４】なお、ＣｕはＮｉと同様にＦｅとの固溶状
態を形成しやすいため、ＮｉＯに対するＦｅ_２Ｏ_３の組
成比Ｆｅ_２Ｏ_３／ＮｉＯを低減すること、好ましくは１
以下にすることにより、（Ｃｕ_０．２Ｎｉ_０．８）Ｏの
析出が実現し易くなる。表１、表２から、組成比Ｆｅ_２
Ｏ_３／ＮｉＯは、各サンプル３の場合、４０．０／４
８．９＝０．８１８、サンプル４の場合、１０．０／８
６．７＝０．１１５、サンプル５の場合、２２．９／６
７．７＝０．３３８である。特にサンプル４、５のよう
に、組成比Ｆｅ_２Ｏ_３／ＮｉＯが０．５以下になると、
（Ｃｕ_０．２Ｎｉ _０．８）Ｏの析出がより出現しやすく
なり、図３に示すように、Ｑ値の高い周波数領域がより
高周波化される。

【００６５】（評価−その３）：焼成温度と焼結体密度
について焼結体の見かけ密度は、焼結体の焼結性の良し悪しを見
るものである。見かけ密度が低いことにより、焼結体内
部の空孔が多いものと判断することができ、このように
見かけ密度の低いものは、素子化した場合において、高
い湿温度下での使用により、この空孔が原因となり、シ
ョート不良等の信頼性に影響を及ぼしたり、また物理的
強度が脆弱となり、問題となる。このような問題が生じ
ない見かけ密度は、一般にＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライ
トの理論密度（５．３〜５．５ｇ／ｃｍ^３）の９５％以
上となる５．０ｇ／ｃｍ^３以上である。

【００６６】見かけ密度については、表３から明らかな
ように、サンプル７、８（実施例２、３）ではＡｇとの
同時焼成に好適な９１０℃以下での焼成により、５ｇ／
ｃｍ ^３以上のものが得られる。また、サンプル６（実施
例１）ではＡｇ−Ｐｄとの同時焼成に好適な９５０℃以
下での焼成により、５ｇ／ｃｍ^３以上の見かけ密度が得
られる。

【００６７】

【表３】

【００６８】これに対し、サンプル１〜５（比較例１〜
５）では９１０℃以下では勿論のこと、Ａｇ−Ｐｄの合
金との同時焼成に好適な９５０℃以下の焼成においても
５ｇ／ｃｍ^３の見かけ密度を得ることができない。すな
わち、Ｂｉ_２Ｏ_３の添加により、低温焼成であっても焼
結体密度を上げることができ、焼結性が向上し、Ａｇや
Ａｇ−Ｐｄ等のＡｇ合金との同時焼成が可能なＱ値の向
上した製品が得られる。Ｂｉ_２Ｏ_３の添加量は、微量で
あっても効果があるが、表３から明らかなように、この
添加量は０．３ｗｔ％以上であることがより好ましい。

【００６９】一方、Ｂｉ_２Ｏ_３の添加量が１０ｗｔ％を
超えると、仮焼において、粒成長が急激に進み、次工程
での粉砕が困難で成形性が悪くなり、本焼成での緻密化
に支障をきたす。表３ではＢｉ_２Ｏ_３の添加量が１５ｗ
ｔ％である場合について、成形性が悪いことを示してい
る。また、Ｂｉ_２Ｏ_３の添加量が増加すると、これが高
価であることから、コストアップを招くという問題もあ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）、（Ｂ）は表１に示す実施例および比較
例の磁性材料を用いて作製したコアの複素透磁率の実数
部分μ’と周波数の関係を示す特性図である。

【図２】（Ａ）、（Ｂ）は表１に示す実施例および比較
例の磁性材料を用いて作製したコアの複素透磁率の虚数
部分μ”と周波数の関係を示す特性図である。

【図３】（Ａ）、（Ｂ）は表１に示す実施例および比較
例の磁性材料を用いて作製したコアの複素透磁率の実数
部分μ’と虚数部分μ”から算出されたＱ値と周波数の
関係を示す特性図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｆ 17/00 Ｈ０１Ｆ 17/00 Ａ 17/06 17/06 Ｆ (72)発明者桜井文吾東京都中央区日本橋一丁目13番１号ティーディーケイ株式会社内Ｆターム(参考） 4G018 AA01 AA22 AA23 AA24 AA25 AA37 AB02 5E041 AB01 AB03 AB14 AB19 BD01 CA01 NN02 5E070 AA01 AB06 BA14 BB01 CB01 CB08 CB13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくともＦｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｏの酸化
物を主成分として含有するスピネル型フェライト焼結体
に対し、（Ｃｕ_０．２Ｎｉ_０．８）酸化物相を分散含有
し、かつ全体量に対する含有量が０から１０ｗｔ％（但
し、０は含まず）となるＢｉ_２Ｏ_３を分散含有すること
を特徴とする磁性材料。
【請求項２】請求項１の磁性材料において、主成分としてさらにＺｎを含有することを特徴とする磁
性材料。
【請求項３】バルク型コイル部品であって、請求項１ま
たは２の磁性材料からなるコアを有することを特徴とす
るコイル部品。
【請求項４】磁性体層と内部導体層を有する積層型コイ
ル部品であって、前記磁性体層が請求項１または２の磁
性材料からなることを特徴とするコイル部品。
【請求項５】請求項４のコイル部品であって、前記内部
導体層がＡｇまたはＡｇ−Ｐｄの合金を主成分とするこ
とを特徴とするコイル部品。