JP2007055832A

JP2007055832A - 酸化物磁性組成物及び高周波用磁性材料

Info

Publication number: JP2007055832A
Application number: JP2005240866A
Authority: JP
Inventors: Mikiko Fukase; 美紀子深瀬
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 2005-08-23
Filing date: 2005-08-23
Publication date: 2007-03-08

Abstract

【課題】高周波材料としての適用を好適に求めることができる、高周波特性の改善が図られた新規酸化物磁性組成物及び高周波用材料を提供する。
【解決手段】一般式（Ｓｒ_1-XＢａ_X）₂Ｃｏ₂Ｆｅ₁₂Ｏ₂₂によって表される組成から成る六方晶型の結晶構造を有する酸化物フェライトを主成分とする酸化物磁性組成物において、前記酸化物フェライトが０＜Ｘ≦１で置換されていることを特徴とする。また、該酸化物磁性組成物が高周波用材料として高周波用部品に使用されるものであることを特徴とする。

Description

本発明は、高周波で優れた周波数特性を示す六方晶フェライトにおいて、１ＧＨｚを超える高周波領域で高い透磁率を有し、高周波磁性材料などとしての使用に好適な酸化物磁性体組成物及び高周波用材料に関する。

現在の電子デバイス部品は、使用する範囲が数百ＭＨｚから数ＧＨｚといった高周波側へ広がっている。従来のＮｉ−ＺｎフェライトにはＳｎｏｅｋの限界線が存在し、自己共振といった現象が生じるため、ＧＨｚ以上での使用には向かなかった。

これに対して、フェロックスプレーナと呼ばれる結晶構造を持つ六方晶フェライトは、高周波で優れた周波数特性が得られるため、高周波での磁性材料として注目されている。従来の研究では、Ｚ型六方晶フェライト（Ｂａ₃Ｃｏ₂Ｆｅ₂₄Ｏ₄₁）のＢａの一部をＳｒで置換することによって、高周波特性の制御が報告されてきた（特許文献１参照）。しかし、このようなＺ型フェライトは合成温度が高く、生成が困難であると考えられている。
特開平０５−３６５１７号公報

また、近年、Ｙ型六方晶フェライトを主要相とする磁性体材料も開発され、高周波用磁性体材料（高周波回路部品）として適用することも開示されている（特許文献２及び３参照）。
特開２００３−１４６７３９号公報特開２００４−２６２６８２号公報

しかしながら、Ｓｒ₂Ｃｏ₂Ｆｅ₁₂Ｏ₂₂という特定の組成を有するＹ型六方晶フェライトについて、ＳｒをＢａで置換することによる、周波数特性に対する影響は、十分研究が進んでおらず、さらにこの材料を高周波デバイスに応用した場合の透磁率特性の改善などが求められている。

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、高周波材料としての適用を好適に求めることができる、高周波特性の改善が図られた新規酸化物磁性組成物及び高周波用材料を提供することを課題とする。

本発明は、上記の課題を解決するために以下の手段を採用する。
（１）一般式（Ｓｒ_1-XＢａ_X）₂Ｃｏ₂Ｆｅ₁₂Ｏ₂₂によって表される組成から成る六方晶型の結晶構造を有する酸化物フェライトを主成分とする酸化物磁性組成物において、前記酸化物フェライトが０＜Ｘ≦１で置換されていることを特徴とする酸化物磁性組成物である。
（２）前記酸化物フェライトが０．２５≦Ｘで置換されていることを特徴とする前記（１）の酸化物磁性組成物である。
（３）前記酸化物フェライトが０．２５≦Ｘ＜０．７５で置換されていることを特徴とする前記（２）の酸化物磁性組成物である。
（４）前記（１）〜（３）のいずれか一項の酸化物磁性組成物が高周波用部品に使用されるものであることを特徴とする高周波用磁性材料である。
（５）１ＧＨｚを超える高周波領域で使用されるものであることを特徴とする前記（４）の高周波用磁性材料である。

Ｓｒ₂Ｃｏ₂Ｆｅ₁₂Ｏ₂₂によって表される組成から成るＹ型六方晶フェライトのＳｒの一部もしくは全部をＢａで置換することにより、透磁率（μ）の周波数特性が制御でき、３ＧＨｚ以上での高周波領域（ＧＨｚ帯域）で高いインダクタンス特性（Ｌ）が得られるため、高周波対応のインダクターなどの材料としての応用することができる。

本発明者は、上記課題を解決するために、鋭意検討を行い、Ｙ型六方晶フェライトに着目し、このＹ型六方晶フェライトは、Ｚ型よりも低温で生成が可能であり、Ｚ型と同様の結晶系を持つため、電気特性（周波数特性）の制御ができるのではないかと考えた。そして、Ｙ型六方晶フェライトの組成を最適化することに成功した。
詳述すると、Ｓｒ₂Ｃｏ₂Ｆｅ₁₂Ｏ₂₂のＳｒをＢａで置換し、置換量を変化することにより、５ＧＨｚ以上での透磁率の周波数特性μを制御することができる。

ＢａでＳｒを置換した場合の周波数特性への影響については、一般式（Ｓｒ_1-XＢａ_X）₂Ｃｏ₂Ｆｅ₁₂Ｏ₂₂によって表される組成から成る六方晶フェライトのＢａ置換量の増加（０＜ｘ≦１．０）に伴い、透磁率の周波数特性（μ）が増加する。
しかし、ｘ＜０．２５では５ＧＨｚ以上での透磁率μが低いため、０．２５≦ｘであることが好ましい。
また、Ｘ≧０．７５では５ＧＨｚ以上での透磁率μが飽和するため、０．２５≦Ｘ＜０．７５であることが好ましい。

本発明の酸化物磁性組成物は、以下のような従来の酸化物磁性組成物と同様の方法で製造することができる。
ストロンチウム化合物、バリウム化合物、コバルト化合物、鉄化合物からなる各原料を、（Ｓｒ_1-XＢａ_X）₂Ｃｏ₂Ｆｅ₁₂Ｏ₂₂によって表される組成となるように調合し、調合原料をボールミル等で湿式混合した後、脱水し、大気中で仮焼する。得られた仮焼粉をさらにボールミル等で湿式粉砕し、仮焼粉砕紛を作製し、この仮焼粉砕紛に結合剤を加えプレス成形して、焼成する。

Ｙ型単相生成過程を解明し、単相生成温度を調べたところ、０．５≦Ｘ≦１で単相が生成する温度は１０５０℃以上であり、既知のＺ型六方晶（Ｂａ₃Ｃｏ₂Ｆｅ₂₄Ｏ₄₁）の１２００〜１３００℃と比較しても、十分に低いことが確認された。
１０５０℃以下ではＹ型の単相が生成できないため、合成温度（焼成温度）は１０５０℃以上が望ましい。

本発明の酸化物磁性組成物を使用して高周波対応のインダクターなどの高周波用部品を作製する場合は、本発明の酸化物磁性組成物から成る磁性体層と内部導体とを積層して一体焼成する従来と同様の方法を採用することができる。

炭酸ストロンチウム（ＳｒＣＯ₃）、炭酸バリウム（ＢａＣＯ₃）、酸化コバルト（Ｃｏ₃Ｏ₄）、酸化鉄（Ｆｅ₂Ｏ₃）からなる各原料を、（Ｓｒ_1-XＢａ_X）₂Ｃｏ₂Ｆｅ₁₂Ｏ₂₂によって表される組成となるように調合し、調合原料をボールミルで湿式混合した後、脱水し、大気中で１０００〜１２００℃で仮焼した。得られた仮焼粉をさらにボールミルで湿式粉砕し、仮焼粉砕紛を作製し、この仮焼粉砕紛にポリビニルアルコール（ＰＶＡ）系結合剤を加えプレス成形して、１１５０℃で焼成して酸化物磁性組成物を得た。

次に、得られた酸化物磁性組成物の周波数特性について調べた。図１はＳｒのＢａ置換量を変化させた場合の、上記のように作製した酸化物磁性組成物の周波数特性を示すものである。
これによると、ＳｒのＢａ置換量の増加に伴い、特に５ＧＨｚ以上での透磁率μが増加する。
しかし、５ＧＨｚ以上でのμは、Ｘ＝０で極端に低いため、０＜ｘとし、また、Ｘ＝０．２５から向上するため、０．２５≦ｘとすることが好ましく、さらに、Ｘ＝０．７５で飽和することが分かった。
上記の結果から、本発明の酸化物磁性組成物は、高周波領域での磁性材料として広く利用できることが確認された。

本発明のＹ型六方晶フェライトを主成分とする酸化物磁性組成物は、Ｂａの代わりにＳｒを調整することで、透磁率の微調整を行うことができ、高周波のアプリケーション、特に巻線インダクタのコアに使用できる。

実施例の酸化物磁性組成物について、ＳｒのＢａ置換量を変化させた場合の透磁率μの変化を示す図である。

Claims

一般式（Ｓｒ_1-XＢａ_X）₂Ｃｏ₂Ｆｅ₁₂Ｏ₂₂によって表される組成から成る六方晶型の結晶構造を有する酸化物フェライトを主成分とする酸化物磁性組成物において、前記酸化物フェライトが０＜Ｘ≦１で置換されていることを特徴とする酸化物磁性組成物。
前記酸化物フェライトが０．２５≦Ｘで置換されていることを特徴とする請求項１に記載の酸化物磁性組成物。
前記酸化物フェライトが０．２５≦Ｘ＜０．７５で置換されていることを特徴とする請求項２に記載の酸化物磁性組成物。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の酸化物磁性組成物が高周波用部品に使用されるものであることを特徴とする高周波用磁性材料。
１ＧＨｚを超える高周波領域で使用されるものであることを特徴とする請求項４に記載の高周波用磁性材料。