JP2010132539A - フェライト粉末及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ゲルキャスト法によって、クラックの発生し難い、均質なフェライト焼結体を作製する手段を提供すること。
【解決手段】フェライト焼結体を作製するにあたり、メディアン径Ｄ_５０［μｍ］が、０．１μｍ以上、０．８μｍ以下であり、スピネル合成度が、４５％以上、９０％以下、であり、最大磁場１５ｋＯｅを印加したときの単位質量あたりの残留磁化Ｂｒ［ｅｍｕ／ｇ］が、次式、０．０５≦Ｂｒ≦２．０ｌｎＤ_５０＋６．３を満たすフェライト粉末を使用する。
【選択図】なし

Description

本発明は、ゲルキャスト法に基づいて成形するのに好適なフェライト粉末と、その製造方法に関する。

携帯電話等のモバイル機器は、軽量化、多機能化が進み、日常に不可欠の道具となってきており、そのモバイル機器を構成する電気・電子部品は、小型化、薄型化、低消費電力化、高速化を技術テーマとして、開発が進められている。抵抗、コンデンサと並ぶ基本部品であり、電圧変換回路に用いられるパワーインダクタについても、同様である。

パワーインダクタは、その構造から、巻線型、薄膜型、及び積層型に分類されるが、何れにしても、多くの場合フェライトからなるコアと、螺旋状の導体と、からなるものである。モバイル機器の電気・電子回路に使用されるパワーインダクタに求められる性能は、モバイル機器における上記の技術テーマに基づき、小型、低背、及び低抵抗（低損失）である。そして、小型で低背であることと、低抵抗（低損失）を両立するためには、導体を厚くし（断面積を大きくし）且つ導体の間隔を狭めることが必要である。

導体を厚くし（断面積を大きくし）且つ導体の間隔を狭めたパワーインダクタを作製する手段として、予め螺旋状に加工した導体の周囲をフェライトで固める方法が知られている。このようなインダクタの作製手段に関する先行文献としては、例えば、特許文献１、２を挙げることが出来る。これら特許文献には、ゲルキャスト法を用いてインダクタを製造する方法が開示されている。

ゲルキャスト法は、一般に、金属やセラミック等の粉体、分散媒、及びゲル化剤を含むスラリーを注型した後に、そのスラリーを温度条件や架橋剤の添加等によりゲル化させることによって、固化させて成形体を得る成形体の製造方法である。このゲルキャスト法は、硬化収縮、乾燥収縮が殆ど起こらず、精密な形状の型の通りに、高精度に、微細成形が可能であり、精密なパターンの螺旋状導体を内包した成形体を作製し易いことから、この点においては、パワーインダクタを製造するための好適な手段ということが出来る。

特開平１１−１２１２３４号公報 特開平１１−３４５７３１号公報

しかしながら、ゲルキャスト法でパワーインダクタを作製しようとすると、パワーインダクタのコアの材料であるフェライトのスラリーが適切なものでない場合には、ゲルキャスト法で得られる成形体を焼成してなるフェライト焼結体（パワーインダクタ）にクラックが発生し易く、製品歩留まりが低下する、という問題に直面する。

これに対し、鋭意、検討がなされた結果、ゲルキャスト法は、スラリーの分散状態がそのまま成形体の組織に反映されるため、焼結性のよい成形体とするには、スラリー中の粉末の微粒化とスラリーの高濃度化（高充填率化）が必要であるが、そうすると、スラリーの流動性は下がるので、成形性が悪化し、焼成後にクラックが発生し易くなるのではないかと考えられた。

例えば、好ましいパワーインダクタとして、螺旋状のＡｇ導体を内包したＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライト焼結体で構成されるものを挙げることが出来る。このパワーインダクタを作製するには、単相組成として比透磁率が１００以上を有するフェライトを焼結させる必要があり、そのためには、フェライト粉末の粒径（メディアン径、５０％径）を小さくすると同時に、スラリー濃度を高くして、フェライトの焼結性を向上させることが望ましい。これは、焼結性が悪いと焼結密度が低くなり、結果として比透磁率が低下するという問題が生じてしまうからである。

しかしながら、そのようなメディアン径の小さい粉末を用いてスラリーを調製すると、スラリーの粘度が１００００ｃｐｓ以上となり、流動性が低く、型への流し込みが不可能になり、成形性が悪くなる。型へ流し込むためには、スラリーの粘度は、少なくとも３０００ｃｐｓ以下、好ましくは１０００ｃｐｓ以下、とする必要がある。

即ち、ゲルキャスト法でフェライト焼結体（パワーインダクタ）を作製する上では、焼結性と成形性を兼ね備えたフェライトスラリーの調製が大変に重要な鍵となると考えられる。図４は、フェライトスラリーにおける、フェライト粉末濃度と、スラリー粘度と、の関係を示すグラフである。参考として、誘電体とアルミナの場合の粉末濃度とスラリー粘度の関係を示す。図４に示されるように、特に、フェライトは、極端に分散性が小さい材料であり、同じ粉末濃度（体積％）のスラリーで比較すると、誘電体の数１０倍、アルミナの数１００倍以上の粘度になってしまう。そのため、焼結性と成形性を兼ね備えたフェライトスラリーを得るのは、大変に困難なのである。

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、焼結性と成形性を兼ね備えたフェライトスラリーを得るとともに、ゲルキャスト法によってクラックの発生し難い均質なフェライト焼結体（パワーインダクタ）を得る手段を提供することにある。研究が重ねられた結果、メディアン径、スピネル合成度、及び残留磁化（物理量）によって特定されたフェライト粉末を使用することによって、この課題を解決出来ることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明によれば、メディアン径Ｄ_５０［μｍ］が、０．１μｍ以上、０．８μｍ以下であり、スピネル合成度が、４５％以上、９０％以下、であり、最大磁場１５ｋＯｅを印加したときの単位質量あたりの残留磁化Ｂｒ［ｅｍｕ／ｇ］が、次式、０．０５≦Ｂｒ≦２．０ｌｎＤ_５０＋６．３（ｌｎは自然対数）を満たすフェライト粉末が提供される。

本発明に係るフェライト粉末においては、上記スピネル合成度が、６０％以上、８５％以下であることが、更に好ましい。

本明細書にいうスピネル合成度Ｓｃ［％］は、Ｘ線回折分析によって得られるパターンにおいて、Ｉｓｐ２２０をスピネルの（２２０）面のピーク面積とし、ＩＦｅ１０４をＦｅ_３Ｏ_４の（１０４）面のピーク面積としたとき、次式で表される。Ｓｃ＝Ｉｓｐ２２０／（ＩＦｅ１０４＋Ｉｓｐ２２０）×１００

本発明に係るフェライト粉末においては、上記残留磁化Ｂｒ［ｅｍｕ／ｇ］が、次式、０．５０≦Ｂｒ≦１．７ｌｎＤ_５０＋４．２を満たすことが、更に好ましい。

本発明に係るフェライト粉末においては、Ｎｉ（ニッケル）酸化物、Ｚｎ（亜鉛）酸化物、Ｃｕ（銅）酸化物のうち何れか１以上の金属酸化物が含まれることが好ましい。例えば、ＮｉＯ、ＺｎＯ、ＣｕＯのうち何れか１以上が含まれることが好ましい。Ｎｉ酸化物、Ｚｎ酸化物、Ｃｕ酸化物のうち何れか１以上の金属酸化物が含まれることを、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系と称する。即ち、本発明に係るフェライト粉末は、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライト粉末であることが好ましい。

一般に、一定体積中の粉末の質量が同じ（密度が同じ）で、粉末の形状が変わらないとすれば、粒径が小さくなると、表面積は増加する。そして、本発明に係るフェライト粉末において、メディアン径Ｄ_５０が、０．１μｍ以上、０．８μｍ以下であることは、比表面積Ｓが、４．０ｍ^２／ｇ以上、１４．０ｍ^２／ｇ以下であることに相当する。

次に、本発明によれば、上記した何れかのフェライト粉末を含有するフェライトスラリーが提供される。本発明に係るフェライトスラリーは、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライトスラリーであることが好ましい。

本発明に係るフェライトスラリーは、上記フェライト粉末の濃度が、３５体積％以上、６０体積％以下であり、（スラリーとしての）粘度が、５０ｃｐｓ以上、３０００ｃｐｓ以下であり、ゲルキャスト法に用いられるものであることが好ましい。より好ましい粘度は、１０００ｃｐｓ以下である。

次に、本発明によれば、Ｆｅ_２Ｏ_３（酸化鉄（ＩＩＩ））と、Ｎｉ酸化物、Ｚｎ酸化物、Ｃｕ酸化物のうち何れか１以上の金属酸化物と、を主原料とした粉末を、フェライト単相となる温度（フェライト単相化温度）より３０〜２００℃低い温度で仮焼し（熱処理し）、仮焼粉末を得て、その仮焼粉末を更に粉砕して、フェライト粉末を得るフェライト粉末の製造方法が提供される。

本発明に係るフェライト粉末の製造方法においては、上記仮焼する温度が、フェライト単相となる温度より５０〜１３０℃低い温度であることが、更に好ましい。

本発明に係るフェライト粉末の製造方法は、本発明に係るフェライト粉末を製造する方法に該当する。フェライト単相となる温度とは、全ての成分が反応してフェライトになる温度であり、未反応物が残存しない温度を意味する。Ｆｅ_２Ｏ_３（酸化鉄（ＩＩＩ））とＮｉ酸化物、Ｚｎ酸化物、Ｃｕ酸化物のうち何れか１以上の金属酸化物とを主原料とした粉末の組成によって異なるが、フェライト単相となる温度は、概ね８００〜８５０℃程度である。

上記フェライト単相となる温度より低い温度では、全ての成分が反応してフェライトにならず、未反応物が残存する。フェライト単相となる温度より３０℃未満の低い温度で粉末を仮焼した場合、未反応物の量が少なく粉末の磁性が強くなる。その結果、フェライトスラリーの粘度は３０００ｃｐｓ以上となってしまう。一方、フェライト単相となる温度から２００℃より低い温度で粉末を仮焼した場合は、未反応物の量が多くなり、その結果、フェライトスラリーの粘度は低くとなるものの、焼結性が悪く比透磁率が大きく低下してしまう。フェライト単相となる温度より３０〜２００℃低い温度（フェライト単相となる温度を基準として、それから３０℃以上２００℃以下低い温度）で仮焼すれば、このような問題を回避することが出来、フェライトスラリーの粘度は低くゲルキャスト法に好適なものとなり、且つ、良好な焼結性を実現し比透磁率の大きな焼結体を得ることが出来る。そして、フェライト単相となる温度より５０〜１３０℃低い温度で仮焼すれば、フェライトスラリーの粘度は１０００ｃｐｓ以下となり、比透磁率が更に高いフェライト焼結体を得ることが出来る。

次に、本発明によれば、上記した何れかのフェライト粉末の製造方法によって上記した何れかのフェライト粉末を得た後、そのフェライト粉末を用い調製してフェライトスラリーを得て、そのフェライトスラリーを固化させて成形体を得た後、その成形体を８５０〜１１００℃で焼成してフェライト焼結体を得るフェライト焼結体の製造方法が提供される。

本発明に係るフェライト焼結体の製造方法は、フェライト焼結体の比透磁率が、フェライト単相組成の比透磁率（実力値）の８０％以上であることが好ましく、９０％以上であることが更に好ましい。即ち、本発明に係るフェライト焼結体の製造方法は、フェライト焼結体の比透磁率を、フェライト単相組成の比透磁率（実力値）の８０％以上、好ましくは９０％以上とすることが出来る製造方法である。

次に、本発明によれば、型の中に、螺旋状の導体を配設するとともに、上記したフェライト粉末の製造方法又はフェライト粉末の製造方法によって、上記したフェライト粉末又はフェライト粉末を得た後、そのフェライト粉末又はフェライト粉末を用い調製してフェライトスラリーを得て、そのフェライトスラリーを上記型の中へ注入し、導体の周囲で固化させて成形体を得た後、その成形体を８５０〜１１００℃で焼成してインダクタを得るインダクタの製造方法（第１のインダクタの製造方法）が提供される。

次に、本発明によれば、型の中に、導体を配設するとともに、上記したフェライト粉末の製造方法又はフェライト粉末の製造方法によって、上記したフェライト粉末又はフェライト粉末を得た後、そのフェライト粉末又はフェライト粉末を用い調製してフェライトスラリーを得て、そのフェライトスラリーを上記型の中へ注入し、導体の周囲で固化させて、複数の１次成形体を得た後、それら複数の１次成形体を積層し、導体が螺旋状に埋設された積層成形体を得て、その積層成形体を８５０〜１１００℃で焼成してインダクタを得るインダクタの製造方法（第２のインダクタの製造方法）が提供される。本明細書において、単に本発明に係るインダクタの製造方法というとき、第１のインダクタの製造方法、及び第２のインダクタの製造方法、の全てを指すものとする。

本発明に係るフェライト粉末は、メディアン径Ｄ_５０［μｍ］が、０．１μｍ以上、０．８μｍ以下であり、スピネル合成度が、４５％以上、９０％以下、であり、最大磁場１５ｋＯｅを印加したときの単位質量あたりの残留磁化Ｂｒ［ｅｍｕ／ｇ］が、次式、０．０５≦Ｂｒ≦２．０ｌｎＤ_５０＋６．３を満たすので、微粒化されているが、磁性が弱く、スラリー中において粉末どうしの引力が小さく、凝集力がはたらかない。そのため、本発明に係るフェライト粉末によれば、分散性に優れ、高濃度であっても、従来のフェライト粉末を含むものより相対的に低粘度な、例えば粘度３０００ｃｐｓ以下、より好ましくは粘度１０００ｃｐｓ以下、のフェライトスラリーが得られる。そして、本発明に係るフェライト粉末を用いて製造したフェライト焼結体は、その比透磁率が、フェライト単相組成の比透磁率（実力値）の８０％以上、好ましくは９０％以上となる。

このように、本発明に係るフェライト粉末を用いて製造したフェライト焼結体の比透磁率は、フェライト単相組成の比透磁率（実力値）の８０％以上、好ましくは９０％以上となるが、この場合に、フェライト焼結体の相対密度も大きくなり、９０％以上、好ましくは９５％以上となる。相対密度と比透磁率は相関性がある。尚、本明細書にいう相対密度とは、アルキメデス法で密度を求め、理論密度に対する比を％表示したものをいう。

本発明に係るフェライト粉末では、メディアン径が０．１μｍよりも小さいと、そのフェライト粉末を用いたスラリーの粘度は３０００ｃｐｓを上回り、好ましくない。メディアン径が０．８μｍより大きいと、そのフェライト粉末を用いたスラリーを固化し、焼成して得られるフェライト焼結体の緻密度（相対密度）が不十分となり、加えて、フェライト焼結体の比透磁率は、フェライト単相組成の比透磁率（実力値）の８０％を下回り、好ましくない。

本発明に係るフェライトスラリーは、本発明に係るフェライト粉末を含有しており、分散性に優れ、高濃度、且つ、低粘度であるので、流動性に優れ、型への流し込みが容易であり、且つ、焼結性のよい成形体が得られるものである。そのため、本発明に係るフェライトスラリーによれば、成形、焼成を経て、クラックの発生し難い均質なフェライト焼結体を得ることが出来る。特に、フェライト粉末の濃度が、３５体積％以上、６０体積％以下であり、粘度が、５０ｃｐｓ以上、３０００ｃｐｓ以下であれば、好ましくは１０００ｃｐｓ以下であれば、ゲルキャスト法によって、クラックの発生しない優れたフェライト焼結体を得ることが可能である。

本発明に係るフェライト粉末の製造方法は、Ｆｅ_２Ｏ_３と、Ｎｉ酸化物、Ｚｎ酸化物、Ｃｕ酸化物のうち何れか１以上の金属酸化物と、を主原料とした粉末を、フェライト単相となる温度より３０〜２００℃低い温度で仮焼し、仮焼粉末を得て、その仮焼粉末を更に粉砕して、フェライト粉末を得るので、得られたフェライト粉末には、未反応物が含まれ、磁性が小さい。即ち、本発明に係るフェライト粉末の製造方法は、本発明に係るフェライト粉末を製造し得る点に効果を奏する。

本発明に係るフェライト焼結体の製造方法は、本発明に係るフェライト粉末の製造方法で得られたフェライト粉末（本発明に係るフェライト粉末）を得た後、そのフェライト粉末を用い調製してフェライトスラリーを得て、そのフェライトスラリーを固化させて成形体を得た後、その成形体を８５０〜１１００℃で焼成して、完全に焼結させたフェライト焼結体を得るので、得られたフェライト焼結体は、クラックの発生し難い均質なものであるとともに、比透磁率が、フェライト単相組成の比透磁率（実力値）の８０％以上、好ましくは９０％以上になっており、本来の磁性を有するものとなっている。

本発明に係る第１のインダクタの製造方法は、型の中に、螺旋状の導体を配設するとともに、本発明に係る何れかのフェライト粉末の製造方法によって、本発明に係る何れかのフェライト粉末を得た後、そのフェライト粉末を用い調製してフェライトスラリーを得て、そのフェライトスラリーを型の中へ注入し、導体の周囲で固化させて成形体を得た後、その成形体を８５０〜１１００℃で焼成するので、導体が例えば５０μｍ以上と厚く、且つ、導体の間隔が例えば１０μｍ以下と狭くなっているとともに、完全に焼結していて本来の磁性を有する、インダクタを得ることが出来る。これは、フェライトスラリーの流動性が良好なことから、フェライトスラリーが高濃度であり、螺旋状の導体の間隔が狭められていても、そのフェライトスラリーは導体の周囲に隙間なく充填され得るからである。このようなインダクタは、小型、低背、且つ低抵抗（低損失）なパワーインダクタとして、好適なものである。本発明に係るインダクタの製造方法によれば、従来のものより材料の抵抗値を４０％以上低減したパワーインダクタが得られる。本発明に係る第２のインダクタの製造方法によっても、同様の効果が得られる。

本発明に係るフェライト焼結体の製造方法における一の実施形態を表した工程フロー図である。 Ｘ線回折装置を用いて測定されたフェライト粉末のＸＲＤプロファイルである。 フェライト粉末の仮焼温度とフェライトスラリーの粘度（スラリー粘度）との関係を示すグラフである。 フェライトスラリーにおける、粉末濃度とスラリー粘度との関係を示すグラフである。 実施例（実施例６）における磁場と磁化（量）との関係を示すグラフである。 図５Ａのグラフの原点近傍を拡大したグラフである。 実施例（実施例８）における磁場と磁化（量）との関係を示すグラフである。 図６Ａのグラフの原点近傍を拡大したグラフである。 実施例（比較例４）における磁場と磁化（量）との関係を示すグラフである。 図７Ａのグラフの原点近傍を拡大したグラフである。 本発明に係る第１のインダクタの製造方法における一の実施形態を説明するための斜視図である。 本発明に係る第１のインダクタの製造方法で得られるインダクタの斜視図である。 本発明に係る第２のインダクタの製造方法における一の実施形態を表す工程図である。 本発明に係る第２のインダクタの製造方法で得られる（中間製品である）積層成形体の断面図である。 実施例の結果を表す図であり、フェライト粉末のメディアン径及び比表面積毎に、フェライト粉末の残留磁化Ｂｒと、そのフェライト粉末を用いて得たフェライトスラリーの粘度と、の関係を示したグラフである。 実施例の結果を表す図であり、フェライト粉末のメディアン径Ｄ_５０と残留磁化Ｂｒとの関係を、そのフェライト粉末を用いて得たフェライトスラリーの粘度及びそのフェライトスラリーを用いて得たフェライト焼結体の比透磁率毎に、示したグラフである。 実施例の結果を表す図であり、フェライト粉末の比表面積Ｓと残留磁化Ｂｒとの関係を、そのフェライト粉末を用いて得たフェライトスラリーの粘度及びそのフェライトスラリーを用いて得たフェライト焼結体の比透磁率毎に、示したグラフである。

以下、本発明について、適宜、図面を参酌しながら、実施の形態を説明するが、本発明はこれらに限定されて解釈されるべきものではない。本発明の要旨を損なわない範囲で、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良、置換を加え得るものである。例えば、図面は、好適な本発明の実施の形態を表すものであるが、本発明は図面に表される態様や図面に示される情報により制限されない。本発明を実施し又は検証する上では、本明細書中に記述されたものと同様の手段若しくは均等な手段が適用され得るが、好適な手段は、以下に記述される手段である。

先ず、図１に基づいて、本発明に係るフェライト焼結体の製造方法を説明し、これを通じて、本発明に係るフェライト粉末の製造方法、本発明に係るフェライト粉末、本発明に係るフェライトスラリーについて説明することとする。

（フェライト粉末の作製）［秤量］フェライトを構成し得る原料粉末を、所定の割合となるように秤量する。原料は、酸化鉄と他の金属酸化物を含んでいて、フェライトを構成し得るものであればよい。代表的な原料は、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、ＮｉＯ、及びＣｕＯである。この段階において原料粉末の粒子径等は、特に限定されない。

［混合］秤量したフェライトの各原料粉末を混合する。例えば、ボールミル法による湿式混合を採用してスラリーを得ることが出来る。この場合、分散媒としては純水（イオン交換水）を使用する。スラリーにした場合には、乾燥機で乾燥させ、ふるいにかけておくことが望ましい。

［仮焼］混合したフェライトの原料粉末を、フェライト単相化温度より５０〜２００℃低い温度で仮焼する。仮焼は焼成炉を使用して行なうことが出来る。昇温及び降温の速度は、１００〜３００℃／ｈ程度とし、仮焼時間は、１〜３時間程度とすることが出来る。

［粉砕］仮焼したフェライトの原料粉末を粉砕して、メディアン径が、０．１μｍ以上、２．０μｍ以下のフェライト粉末を得る。粉砕方法は、上記混合に準じる。例えば、分散媒としては純水（イオン交換水）を使用したボールミル法による湿式粉砕を行い、得られたスラリーを乾燥機で乾燥させた後、ふるいにかけて、所望のメディアン径の粉末を得ることが出来る。

［粉末の評価］フェライト粉末のメディアン径は、市販のレーザ回折／散乱式粒度分布測定装置を用いて測定することが出来る。結晶相を市販のＸ線回折装置（ＸＲＤ）で調べ、フェライト以外のピークの有無によって、未反応物が存在し、フェライト粉末がフェライト単相になっていないことを確認することが出来る。最大印加磁場１５ｋＯｅとしたときの単位質量あたりの残留磁化（印加磁場０Ｏｅにおける磁化）は、市販の振動試料型磁力計で測定することが出来る。図２は、フェライト粉末の仮焼温度が、６５０℃、７５０℃、８５０℃のときの、Ｘ線回折装置（リガク社製ＲＡＤ−ＩＢ）を用いて測定された、フェライト粉末のＸＲＤプロファイルである。図２より、フェライト単相化温度である、例えば８５０℃で仮焼すれば、全てがフェライト化されるが、フェライト単相化温度である（例えば）８５０℃より低い、７５０℃、６５０℃で仮焼すれば、未反応成分が残存することが確認出来る。

（フェライトスラリーの作製）［調製］得られたフェライト粉末と、分散媒及び分散剤と、を用いて混合し調製して、フェライト粉末の濃度が３５体積％以上６０体積％以下であり、粘度が５０ｃｐｓ以上３０００ｃｐｓ以下であるフェライトスラリーを得る。分散媒としては、後述するゲル化剤と化学結合し、スラリーを固化可能な有機物質を選択する。例えば、多塩基酸エステル、多価アルコールの酸エステル等のエステル結合を有するエステル類、特に２以上のエステル結合を有するエステル類を、使用することが好ましい。

［スラリーの評価］フェライトスラリーの粘度は、市販の粘度計を用いて測定することが出来る。図３は、フェライト粉末の濃度が４０体積％の場合における、フェライトスラリーの調製に用いたフェライト粉末の仮焼温度と、フェライトスラリーの粘度（スラリー粘度）と、の関係を示すグラフである。図３より、全てをフェライト化しようとして、フェライト単相化温度である、例えば８３０℃で仮焼した粉末を用いると（現状（従来））、スラリー粘度は１００００ｃｐｓ以上になってしまうことがわかる。これは注型可能な３０００ｃｐｓのレベルを越える粘度である。一方、フェライト単相化温度である、例えば８３０℃より低い、７５０℃、６５０℃で仮焼した粉末を用いると（本発明）、スラリー粘度は３０００ｃｐｓ以下、更には１０００ｃｐｓ以下とすることが可能である。

（フェライト焼結体の作製）［注型］得られたフェライトスラリーに、ゲル化剤、触媒、硬化剤を混合し、そのスラリーを、離型剤を塗布した、所望の形状のキャビティを有する型に、注型（注入）する。ゲル化剤は、分散媒と化学結合し、フェライトスラリーを固化可能な物質である。ゲル化剤としては、イソシアネート基（−Ｎ＝Ｃ＝Ｏ）を有するゲル化剤を選択することが好ましい。こうしたゲル化剤としては、ＭＤＩ（４，４−ジフェニルメタンジイソシアナート）系イソシアネート（樹脂）、ＨＤＩ（ヘキサメチレンジイソシアナート）系イソシアネート（樹脂）、ＴＤＩ（トリレンジイソシアナート）系イシソアナート（樹脂）、ＩＰＤＩ（イソホロンジイソシアナート）系イソシアナート樹脂、イソチオシナート（樹脂）等が挙げられる。硬化剤は、ゲル化剤と化学結合し、スラリーの固化を促進する物質を選択する。例えば多価アルコール、多塩基酸を使用することが出来る。

［ゲル化］フェライトスラリーをゲル化させる。静置して、分散媒、ゲル化剤、硬化剤の反応により、スラリーが、ゲル化を経て、固化し、型（キャビティ）の形状に成形され、フェライト成形体が得られるのを待てばよい。静置は、１２時間〜２日程度行なう。

［離型］成形体を離型し（型から取り出し）、乾燥させる。乾燥は、１００〜１５０℃程度で、数時間行なう。

［脱脂］乾燥したフェライト成形体の脱脂を行なう。脱脂は、４００〜６００℃程度で、数時間行なう。

［焼成］脱脂したフェライト成形体を、本来の磁性を発現するようになる温度、即ち、８５０〜１１００℃で焼成する。焼成は焼成炉を使用して行なうことが出来る。昇温及び降温の速度は、３０〜７０℃／ｈ程度とし、仮焼時間は、１〜３時間程度とすることが出来る。

［加工］フェライト焼結体を所望の形状に加工する。例えばインダクタのコアとして利用するために、当該形状に加工することが出来る。加工手段は限定されず、切削、研磨等の機械加工を用いることが出来る。

［焼結体の評価］ＬＣＲメーターを用いてインダクタンスを測定し、そのインダクタンスに基づき、計算によって比透磁率を求める。

次に、インダクタの製造方法について説明する。図８Ａは、本発明に係る第１のインダクタの製造方法の一の実施形態を説明するための図であり、型の中に、複数の螺旋状の導体（巻線コイル）が配設され、フェライトスラリーを注入することによって、それらが埋設される様子を表す斜視図である。

先ず、上記したフェライト粉末の製造方法によってフェライト粉末を得て、そのフェライト粉末を用い調製してフェライトスラリーを作製しておく。そして、離型剤を塗布した型の中に、複数の螺旋状の導体を配設し、作製しておいたフェライトスラリーを注入し、乾燥させ、導体の周囲で固化させる。そうすると、複数の導体が埋設されたフェライトの成形体が得られるから、次に、その成形体を、個々の導体毎に分断してから８５０〜１１００℃で焼成するか、又は、８５０〜１１００℃で焼成してから個々の導体毎に分断すれば、図８Ｂに示されるようなインダクタを複数得ることが出来る。

図９Ａは、本発明に係る第２のインダクタの製造方法の一の実施形態を表す工程図である。図９Ａにおいて、各工程は斜視図で表されている。図９Ｂは、積層成形体の断面図である。

先ず、第１のインダクタの製造方法と同様に、上記したフェライト粉末の製造方法によってフェライト粉末を得て、そのフェライト粉末を用い調製してフェライトスラリーを作製しておく。そして、離型剤を塗布した型の中に、例えば印刷法によって、（のちに積層することによって螺旋状となる）導体を配設し、作製しておいたフェライトスラリーを注入してから、型を組み立てて、乾燥させ、導体の周囲で固化させる。そうすると、導体が埋設されたフェライトの１次成形体が得られる。このような方法で、複数の１次成形体を作製する。そして、それら複数の１次成形体を積層し、積層成形体を得る（図９Ｂを参照）。積層成形体の中では、複数の導体が螺旋状になって埋設された状態になる。次に、その積層成形体を、個々の導体毎に分断してから８５０〜１１００℃で焼成するか、又は、８５０〜１１００℃で焼成してから個々の導体毎に分断すれば、インダクタが得られる。

以下、本発明の粉体成形体の製造方法について実施例により更に詳細に説明する。但し、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（実施例１）［フェライト粉末の作製］Ｆｅ_２Ｏ_３（０．５μｍ）が４７．６ｍｏｌ％、ＺｎＯ（０．３μｍ）が２７．０ｍｏｌ％、ＮｉＯ（１μｍ）が１６．３ｍｏｌ％、ＣｕＯ（２μｍ）が９．１ｍｏｌ％となるようにそれぞれ秤量し、秤量した各原料粉末とジルコニアボールとイオン交換水をポリポットに入れ、ボールミル法によって、５時間（フェライト粉末作製時の原料粉末混合時間）、湿式混合を行い、スラリーを得た。そして、このスラリーを乾燥機を使用して１００℃で乾燥させた後、ふるいにかけ、中間粉末（混合された原料粉末）を得た。この組成におけるフェライト単相化温度は８３０℃である。

次いで、この中間粉末を、７００℃（フェライト粉末作製時の仮焼温度）で、２時間、仮焼し、仮焼粉末を得た。この際、昇温及び降温の速度は２００℃／ｈとした。

次に、得られた仮焼粉末と、ジルコニアボールとイオン交換水をポリポットに入れ、２４時間（フェライト粉末作製時の仮焼粉末粉砕時間）、湿式粉砕を行い、スラリーを得た。得られたスラリーを、乾燥機を使用して乾燥させ、ふるいにかけ、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系のフェライト粉末を得た。

得られたフェライト粉末のメディアン径（メディアン径Ｄ_５０、５０％径）を、レーザ回折散乱式粒度分布測定装置（ＨＯＲＩＢＡ製、ＬＡ−７５０）を用い、水を分散媒として、測定したところ、０．８μｍであった。又、得られたフェライト粉末の比表面積を、比表面積測定装置（島津製作所製 、フローソーブＩＩ ２３００）で測定したところ、４．０ｍ^２／ｇ（ＢＥＴ値）であった。

又、このフェライト粉末について、振動試料型磁力計ＶＳＭ（理研電子株式会社製、ＢＨＶ−５２５）を使用して、最大印加磁場を１５ｋＯｅ（（キロ）エルステッド）、磁場の掃引速度を５分／ループ、タイムコンスタントを１００ｍｓとして、最大印加磁場１５ｋＯｅとしたときの単位質量あたりの残留磁化Ｂｒ（ｅｍｕ／ｇ）を求めたところ、０．４０ｅｍｕ／ｇであった。

更に、このフェライト粉末について、Ｘ線回折分析を施し、スピネル合成度を求めたところ、スピネル合成度は５９％であった。Ｘ線回折分析は、Ｘ線回折パターンを２θ／θ法により２０．０°〜７０．０°の範囲で測定することにより行った。Ｘ線回折装置は、リガク社製Ｘ線回折装置（型番ＲＩＮＴ２５００）を用い、Ｃｕ−Ｋα線を線源とし、グラファイトモノクロメータを検出器の手前に設置した。Ｘ線発生条件は、５０ｋＶ−３００ｍＡ、スキャン幅０．０２°、スキャン速度１°／分、発散スリット１°、散乱スリット１°、受光スリット０．３ｍｍとした。

［フェライトスラリーの作製］得られたフェライト粉末と、分散媒であるトリアセチン及びグルタル酸ジメチル（質量比１：９の混合物）と、分散剤であるマリアリムとを、フェライト粉末の濃度が４０体積％（ｖｏｌ％）、マリアリムが、トリアセチン及びグルタル酸ジメチルの４．３質量部、となるようにポリポットに入れるとともに、ジルコニアボールを入れて、ボールミル法によって、２４時間、８０ｒｐｍの回転で、湿式混合を行い、フェライトスラリーを得た。

得られたフェライトスラリーについて、Ｅ型粘度計（ブルックフィールド社製、ＤＶ−ＩＩ＋）を用いて、回転速度０．３ｒｐｍにおける粘度（スラリー粘度）を測定したところ、２２０ｃｐｓであった。

［フェライト焼結体の作製］得られたフェライトスラリーを１００質量部に対し、ゲル化剤である４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートを６．５質量部、触媒である６−ジメチルアミノ−１−ヘキサノールを０．０５質量部、硬化剤であるエチレングリコールを０．３８質量部、を混合してゲル化するためのスラリーを得た。そして、そのスラリーを、離型剤を塗布した型に、注型（注入）し、２４時間、静置して、フェライト成形体を得た。その後、プレスをして型からそのフェライト成形体を取り出し、１３０℃で、４時間、乾燥させ、更に、５００℃で、２．５時間加熱し、脱脂した。そして、９００℃で、２時間、焼成して、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系のフェライト焼結体を得た。この際、昇温及び降温の速度は５０℃／ｈとした。そして、そのフェライト焼結体を、外径１６．５ｍｍ、内径５ｍｍ、高さ４．２ｍｍのトロイダルコアの形状に加工した。

加工したフェライト焼結体について、ＬＣＲメーター（アジレント社製、４２８５Ａ、磁性材料測定電極１６４５４Ａを使用）を用いて、１ＭＨｚにおけるインダクタンスを測定し、そのインダクタンス値に基づいて、比透磁率を計算したところ、２００であった。

表１に、実施例１の結果である、フェライト粉末作製時の仮焼温度、フェライト粉末のメディアン径、フェライト粉末の比表面積、フェライト粉末のスピネル合成度、フェライト粉末の残留磁化、フェライトスラリーの粘度及びその評価、フェライト焼結体の比透磁率及びその評価、並びに総合評価、を示す。

フェライトスラリーの粘度の評価は、インダクタ等を作製する場合において、ミクロンオーダーの精密パターンを有する型へ流し込むスラリーとして十分に低い粘性である１０００ｃｐｓ以下の場合を◎、型への流し込み可能な粘性といえる１０００ｃｐｓを超えて３０００ｃｐｓ以下の場合を○、型への流し込みが困難な３０００ｃｐｓを超える場合を×とした。又、フェライト焼結体の比透磁率の評価については、フェライト単相化した合成粉をプレス成形し、９００℃で２時間、焼成したときの比透磁率が２５０であったので、これをフェライト単相組成の実力値とし、その９０％である２２５以上を◎、８０％である２００以上２２５未満を○、２００未満を×とした。総合評価は、粘度と比透磁率の評価が何れも◎であれば◎、何れかに○があれば○、何れかに×があれば×、とした。

（実施例２〜２５、比較例１〜１３）フェライト粉末作製時の仮焼温度の調節、並びにフェライト粉末作製時における原料粉末混合時間及び仮焼粉末粉砕時間の調節、を行って、フェライト粉末のメディアン径及び比表面積、スピネル合成度、並びに残留磁化を変更した。それら以外は、実施例１と同様にして、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系のフェライト粉末の作製、フェライトスラリーの作製、及びフェライト焼結体の作製、並びに評価を行った。尚、混合後の粉末の比表面積は３．５〜６．０ｍ^２／ｇ、粉砕後の粉末の比表面積は２．５〜５．５ｍ^２／ｇであった。

表１に、実施例１と同様の項目の、結果を示す。実施例２〜２５及び比較例１〜１３における評価基準は、実施例１と同じである。このうち実施例６、実施例８、比較例４については、振動試料型磁力計ＶＳＭ（理研電子株式会社製、ＢＨＶ−５２５）を使用して、最大加磁場を１５ｋＯｅ（（キロ）エルステッド）、磁場の掃引速度を５分／ループ、タイムコンスタントを１００ｍｓとして、単位質量あたりの残留磁化（ｅｍｕ／ｇ）を求めた際の、磁場と磁化（量）との関係を、図５Ａ及び図５Ｂ（実施例６）、図６Ａ及び図６Ｂ（実施例８）、図７Ａ及び図７Ｂ（比較例４）に示す。

表１に示された実施例１〜２５及び比較例１〜１３の結果に基づいて、フェライト粉末のメディアン径Ｄ_５０及び比表面積毎に、フェライト粉末の残留磁化Ｂｒとフェライトスラリーの粘度との関係を、図１０に示す。図１０に示される通り、メディアン径及び比表面積を一定としたときに、残留磁化と粘度には一定の関係があることがわかる。尚、表１に示される通り、図１０において、実施例１〜４は、メディアン径０．８μｍ、比表面積４．０ｍ^２／ｇであり、実施例５〜１１及び比較例２、３は、メディアン径０．５μｍ、比表面積５．０ｍ^２／ｇであり、実施例１２〜２０及び比較例５〜８は、メディアン径０．３μｍ、比表面積９．０ｍ^２／ｇであり、実施例２１〜２４及び比較例９は、メディアン径０．２μｍ、比表面積１１．０ｍ^２／ｇである。

又、表１に示された実施例１〜２５及び比較例１〜１３の結果に基づいて、フェライト焼結体の比透磁率及びフェライトスラリーの粘度毎に、フェライト粉末のメディアン径Ｄ_５０と残留磁化Ｂｒとの関係を、図１１に示す。同様に、表１に示された実施例１〜２５及び比較例１〜１３の結果に基づいて、フェライト焼結体の比透磁率及びフェライトスラリーの粘度毎に、フェライト粉末の比表面積Ｓと残留磁化Ｂｒとの関係を、図１２に示す。図１１及び図１２において、比透磁率２００以上、粘度３０００ｃｐｓ以下というのは、評価が○の場合であり、比透磁率２２５以上、粘度１０００ｃｐｓ以下というのは、評価が◎の場合である。図１１及び図１２中に、それぞれ２つ示された数式は、評価が○の場合及び◎の場合それぞれにおいて、臨界を示す曲線を表したものである。

（実施例２６〜２９、比較例１４、１５）フェライト粉末の作製に際し、Ｆｅ_２Ｏ_３（０．５μｍ）が４６．７ｍｏｌ％、ＺｎＯ（０．３μｍ）が３６．０ｍｏｌ％、ＮｉＯ（１μｍ）が１７．３ｍｏｌ％、となるようにそれぞれ秤量し、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト粉末を得るようにした。この組成におけるフェライト単相化温度は８９０℃である。又、フェライト粉末作製時の仮焼温度を変更した。それ以外は、実施例１と同様にして、Ｎｉ−Ｚｎ系のフェライト粉末の作製、フェライトスラリーの作製、フェライト焼結体の作製を行なった。

表１に、実施例１と同様の項目の、結果を示す。実施例２６〜２９、比較例１４、１５におけるフェライトスラリーの粘度の評価基準は、実施例１と同じであるが、組成が異なるフェライト焼結体の比透磁率の評価については、フェライト単相化した合成粉をプレス成形し、１０５０℃で２時間、焼成したときの比透磁率が１８０であったので、これをフェライト単相組成の実力値とし、その９０％である１６２以上を◎、その８０％である１４４以上１６２未満を○、１４４未満を×とした。

（考察）表１及び図１１に示される結果より、フェライト粉末の、メディアン径Ｄ_５０［μｍ］が、０．１μｍ以上、０．８μｍ以下であり、スピネル合成度が、４５％以上、９０％以下、であり、最大磁場１５ｋＯｅを印加したときの単位質量あたりの残留磁化Ｂｒ［ｅｍｕ／ｇ］が、次式、０．０５≦Ｂｒ≦２．０ｌｎＤ_５０＋６．３を満たせば、フェライトスラリーの粘度が注型可能なレベル（３０００ｃｐｓ以下）になることがわかり、且つ、成形し焼成して得られたフェライト焼結体の比透磁率がフェライト単相組成の実力値の８０％以上になってフェライト本来の磁性（比透磁率）を発現するものになることが推認出来る。

更に、残留磁化Ｂｒ［ｅｍｕ／ｇ］が、次式、０．５０≦Ｂｒ≦１．７ｌｎＤ_５０＋４．２を満たせば、フェライトスラリーの粘度が注型に良好なレベル（１０００ｃｐｓ以下）になることがわかり、且つ、成形し焼成して得られたフェライト焼結体の比透磁率がフェライト単相組成の実力値の９０％以上になってフェライト本来の磁性（比透磁率）を十分に発現するものになることが推認出来る。

尚、加工したフェライト焼結体について、相対密度を測定したところ、比透磁率の評価が◎の時は相対密度が９５％以上、比透磁率の評価が○の時は相対密度が９０％以上、という相関が認められた。

本発明に係るフェライト粉末は、ゲルキャスト法に基づく成形過程を経てフェライト焼結体を製造するための粉末原料として、利用することが出来る。特に、インダクタを製造する場合（フェライト焼結体がインダクタである場合）に、好適に利用される。

Claims (7)

1. メディアン径Ｄ_５０［μｍ］が、０．１μｍ以上、０．８μｍ以下であり、
   スピネル合成度が、４５％以上、９０％以下、であり、
   最大磁場１５ｋＯｅを印加したときの単位質量あたりの残留磁化Ｂｒ［ｅｍｕ／ｇ］が、次式、
   ０．０５≦Ｂｒ≦２．０ｌｎＤ_５０＋６．３
   を満たすフェライト粉末。
2. 前記スピネル合成度が、６０％以上、８５％以下である請求項１に記載のフェライト粉末。
3. 前記残留磁化Ｂｒ［ｅｍｕ／ｇ］が、次式、
   ０．５０≦Ｂｒ≦１．７ｌｎＤ_５０＋４．２
   を満たす請求項１又は２に記載のフェライト粉末。
4. Ｆｅ_２Ｏ_３と、Ｎｉ酸化物、Ｚｎ酸化物、Ｃｕ酸化物のうち何れか１以上の金属酸化物と、を主原料とした粉末を、フェライト単相となる温度より３０〜２００℃低い温度で仮焼し、仮焼粉末を得て、その仮焼粉末を更に粉砕して、請求項１〜３の何れか一項に記載のフェライト粉末を得るフェライト粉末の製造方法。
5. 前記仮焼する温度が、フェライト単相となる温度より５０〜１３０℃低い温度である請求項４に記載のフェライト粉末の製造方法。
6. 型の中に、螺旋状の導体を配設するとともに、請求項４又は５に記載のフェライト粉末の製造方法によって、請求項１〜３の何れか一項に記載のフェライト粉末を得た後、そのフェライト粉末を用い調製してフェライトスラリーを得て、
   そのフェライトスラリーを前記型の中へ注入し、前記導体の周囲で固化させて成形体を得た後、
   その成形体を８５０〜１１００℃で焼成してインダクタを得るインダクタの製造方法。
7. 型の中に、導体を配設するとともに、請求項５又は６に記載のフェライト粉末の製造方法によって、請求項１〜３の何れか一項に記載のフェライト粉末を得た後、そのフェライト粉末を用い調製してフェライトスラリーを得て、
   そのフェライトスラリーを前記型の中へ注入し、前記導体の周囲で固化させて、複数の１次成形体を得た後、
   それら複数の１次成形体を積層し、前記導体が螺旋状に埋設された積層成形体を得て、 その積層成形体を８５０〜１１００℃で焼成してインダクタを得るインダクタの製造方法。

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