JP2016219643A

JP2016219643A - 複合磁性体、及びそれを用いた高周波磁性部品

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Publication number: JP2016219643A
Application number: JP2015104316A
Authority: JP
Inventors: 新海芳浩; Yoshihiro Shinkai; 原田明洋; Akihiro Harada
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2015-05-22
Filing date: 2015-05-22
Publication date: 2016-12-22
Anticipated expiration: 2035-05-22
Also published as: JP6519315B2

Abstract

【課題】ＧＨｚ帯の高周波領域において高透磁率、且つ低磁気損失な複合磁性体、及びそれを用いた高周波磁性部品を提供する。
【解決手段】本願発明は、六方晶フェライトを主相とするフェライト粉末と、Ｆｅを主成分とする金属粉末と、樹脂とを含み、該フェライト粉末の平均粒子径が１〜１５０μｍ、該金属粉末の平均粒子径が０．０１〜１μｍ、該フェライト粉末と該金属粉末の体積比率が２．５〜４０である、複合磁性体に関するものである。
【選択図】なし

Description

本発明は、複合磁性体、及びそれを用いた高周波磁性部品に関する。

近年、携帯電話機や携帯情報端末等の無線通信機器に利用される周波数帯の高周波化が進行し、例えば無線ＬＡＮ等で使用される２．４ＧＨｚ帯など、使用される無線信号周波数はＧＨｚ帯となっている。そのため、そのようなＧＨｚ帯の高周波で使用される電子部品、例えば、インダクタ、電子機器の高周波ノイズ対策用として用いられるＥＭＩフィルタ、無線通信機器に用いられるアンテナなどに対して、特性の改善や寸法の小型化を図る目的で、高透磁率、且つ低磁気損失な磁性材料が求められている。

特に小型化が求められる上記の電子部品に磁性材料を適用する場合、該磁性材料は、小型、且つ複雑形状に対応可能なスクリーン印刷、射出成形、押出し成形などのプロセスで作製できることが好ましい。この場合、磁性材料の形態としては、焼結体よりも、磁性粉末と樹脂を混合して作製される複合磁性体が適している。

ＧＨｚ帯の高周波領域において高透磁率、且つ低磁気損失な複合磁性体として、特許文献１には、六方晶フェライトを主相とする磁性酸化物が樹脂中に分散されて複合化されたことを特徴とする複合磁性材料が提案されている。また、文献２では、アスペクト比（長軸長／短軸長）が１．５〜２０の針状である磁性金属粒子を誘電体材料中に分散された磁性体複合材料が提案されている。

特許文献１の磁性酸化物を用いた複合磁性材料は、２ＧＨｚにおいて損失係数ｔａｎδ_μは０．０１と小さいものの、複素透磁率の実部μ’は１．４と小さくなっている。また、特許文献２の磁性金属粒子を用いた磁性複合材料は、３ＧＨｚにおいてｔａｎδ_μが０．０１４と小さいものでは、μ’は１．３７と小さく、一方、μ’が１．９８と大きいものでは、ｔａｎδ_μが０．０９６と大きくなっている。従来技術では、高透磁率と低磁気損失の両立が課題である。

特開２０１０−２３８７４８号公報特開２０１４−１１６３３２号公報

本発明は上記課題に鑑みて為されたものであり、その目的はＧＨｚ帯の高周波領域において高透磁率、且つ低磁気損失な複合磁性体、及びそれを用いた高周波磁性部品を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明者らは、粒子径比の大きい六方晶フェライト粉末と
Ｆｅ系金属粉末と樹脂で複合磁性体を作製することにより、高透磁率、且つ低磁気損失な複合磁性体が得られることを見出し、開発に至った。

すなわち、本発明は、六方晶フェライトを主相とするフェライト粉末と、Ｆｅを主成分とする金属粉末と、樹脂とを含み、該フェライト粉末の平均粒子径が１〜１５０μｍ、該金属粉末の平均粒子径が０．０１〜１μｍ、該フェライト粉末と該金属粉末の体積比率が２．５〜４０である、複合磁性体である。

本発明者らが、この上記のように構成された複合磁性体を作製したところ、従来に比して、高μ’、且つ低ｔａｎδ_μであることが判明した。かかる効果が奏される作用機構の詳細は、未だ明らかではないものの、例えば、以下のとおり推定される。

本発明にかかる複合磁性体によれば、六方晶フェライトを主相とするフェライト粉末の平均粒子径１〜１５０μｍを使用することでＧＨｚ帯において高μ’，低ｔａｎδ_μとなる。また、飽和磁化の高いＦｅを主成分とする金属粉末で、且つ、平均粒子径０．０１〜１μｍを使用することで渦電流損失が小さくなりＧＨｚ帯において高μ’，低ｔａｎδ_μとなる。さらに、該フェライト粉末と該金属粉末の体積比率を２．５〜４０とすることで、フェライト粒子間に金属粒子が存在する３次元ネットワークが形成され、粒子同士が磁気的に結合し、ＧＨｚ帯において高μ’となる。また、電気抵抗率の低い金属粒子を電気抵抗率の高いフェライト粒子で分断することにより、ＧＨｚ帯において渦電流損失の抑制が可能となり、ｔａｎδ_μが低減できる。

上記において、前記複合磁性体は、フェライト粉末４０〜８０ｖｏｌ％、金属粉末１〜２０ｖｏｌ％であることが好ましい。このような構成によれば、粒子間のネットワークを効果的に作ることができるため、ＧＨｚ帯において高μ’で低ｔａｎδ_μとすることができる。

また、前記フェライト粉末と前記金属粉末の平均粒子径比が１０〜８００であることが好ましい。このような構成によれば、フェライト粒子間に小さい金属粒子が存在する３次元ネットワークが形成され、ＧＨｚ帯において高μ’且つ低ｔａｎδ_μとすることができる。

さらに、前記六方晶フェライトは、Ｍ型フェライトであることが好ましい。六方晶フェライトの中でも磁気異方性磁界Ｈ_Ａの高いＭ型六方晶フェライトを使用することで、ｆ_ｒ＝γＨ_Ａ／２π（γはジャイロ磁気定数）で表される自然共鳴ｆｒが高周波するため、ＧＨｚ帯において低ｔａｎδ_μとすることができる。

ここで、本発明の上記Ｍ型六方晶フェライトは、ＭＡ_αＦｅ_１２−β（ＭＢ_１−γＭＣ_γ）_βＯ_１９（式中、ＭＡはＢａ、Ｓｒ、及びＣａからなる群より選択される少なくとも一種であり、ＭＢは、Ｔｉ、Ｚｒ及びＳｎからなる群より選択される少なくとも一種であり、ＭＣはＮｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｕ及びＣｏからなる群より選択される少なくとも一種であり、αは０．８以上１．２以下、βは１．５以上６．０以下、γは０．４８以上０．５５以下である）で表される組成であることが好ましい。該組成のＭ型六方晶フェライトを用いることで、高周波での低ｔａｎδ_μを維持しつつ、Ｈ_Ａを効果的に減少させることができ、μ＝４πＭ_Ｓ／Ｈ_Ａ（Ｍ_Ｓは飽和磁化）で表される磁化回転に伴う高周波でのμ’をより高めることができる。

また、本発明にかかる複合磁性体は、高周波磁性部品に用いることができる。

本発明によれば、ＧＨｚ帯の高周波領域において高透磁率、且つ低磁気損失な複合磁性体、及びこれを用いた高周波磁性部品を提供することができる。

以下に、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。

本実施形態の複合磁性体は、六方晶フェライトを主相とするフェライト粉末と、Ｆｅを主成分とする金属粉末と、樹脂とを含み、該フェライト粉末の平均粒子径が１〜１５０μｍ、該金属粉末の平均粒子径が０．０１〜１μｍ、該フェライト粉末と該金属粉末の体積比率を２．５〜４０である。

前記フェライト粉末の平均粒子径が１μｍ未満では、樹脂中に混合する際の粘度が著しく増加して分散が不十分となるため、ｔａｎδ_μが大きくなる。また、１５０μｍを超える平均粒子径では、粒子の沈降が起きやすく、分散が不十分となるため、ｔａｎδ_μが大きくなる。

前記金属粉末の平均粒子径が０．０１μｍ未満では、樹脂中に混合する際の粘度が著しく増加して分散が不十分となるため、ｔａｎδ_μが大きくなる。また、１μｍを超える平均粒子径では、ＧＨｚ帯の高周波では渦電流損失が増大するため、ｔａｎδ_μが大きくなる。

該フェライト粉末と該金属粉末の体積比率は２．５〜４０、好ましくは３．３〜２５．３、さらに好ましくは４．２〜２５．３である。体積比率が２．５未満では、フェライト粒子で金属粒子を分断できず、金属粒子同士が繋がるため、渦電流損失が増大し、ｔａｎδ_μが大きくなる傾向にある。また、４０を超える体積比率では、フェライト粒子間で、金属粒子同士のネッキングによる凝集体が生成するため、渦電流損失が増大し、ｔａｎδ_μが大きくなる傾向にある。

フェライト粉末体積と金属粉末体積とその体積比率は、例えば、複合磁性体を研磨することで断面を作り、その面のＳＥＭ観察と画像処理によりフェライト粉末の体積と金属粉末の体積、その体積比をそれぞれ算出することができる。

フェライトと金属に共通して、粉末の粒径が小さくなると比表面積が二乗に比例して大きくなるため、同粘度のペーストとする場合、小さい粒径になると急激に充填量が少なくなる傾向にある。

前記フェライト粉末は、六方晶フェライトを主相とするものであれば、特に限定されず、Ｆｅ_３Ｏ_４等の異相を含有していても良い。ただし、異相の存在に伴ってＧＨｚ帯の高周波領域におけるｔａｎδ_μが増加することを防ぐため、六方晶フェライトの比率は９５％以上とすることが好ましい。ここで六方晶フェライトの比率とは、本実施形態に係る六方晶フェライトを主相とする粉末を構成する各相のＸ線回折（ＸＲＤ）測定におけるメインピーク（強度が最も強いピーク）の強度の合計に対する六方晶フェライトのメインピ−ク強度の合計の割合である。

前記フェライト粉末の作製方法は公知の方法で作製することが可能で、焼成で作製する他、ＣＶＤ法、メカノケミカル法、または水熱合成法や共沈法などの液相合成法などにより得ることができる。

前記フェライト粉末の平均粒子径は、粉砕により調整してもよい。例えば、粉砕に用いる振動ミルやボールミル等のメディアの量を増やすほど、また粉砕時間を長くするほど、平均粒子径は小さくなる傾向がある。平均粒子径の測定方法としては、例えば、複合磁性体中の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）などにて観察し、粒子と同一の面積を持つ円の直径の長さ（Ｈｅｙｗｏｏｄ径）を求め、その平均値を平均粒子径とすることができる。

前記金属粉末は、Ｆｅを主成分とするものであれば、特に限定されず、任意の添加元素として或いは不可避不純物として、例えば、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｐ、Ｂ，Ｖなどを含有していてもよい。

前記金属粉末の作製方法は公知の方法で作製することが可能で、例えば、水アトマイズ法、高周波熱プラズマ法、ポリオール法、共沈法、水熱合成法、金属カルボニルの熱分解などの公知の製法で得ることができる。

前記金属粉末の平均粒子径は、粉砕によって調整してもよい。

前記樹脂は、特に限定されないが、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂等を用いてもよく、熱安定性、強度、コストの点でエポキシ樹脂が好ましい。これらは、１種のみを単独で、或いは２種以上を組み合わせて、用いることができる。また、必要に応じてカップリング剤、分散剤等の表面処理剤、熱安定剤、可塑剤等の添加剤等を用いてもよい。

本実施形態の複合磁性体は、前記フェライト粉末４０〜８０ｖｏｌ％と、前記金属粉末１〜２０ｖｏｌ％と、残部が樹脂とを含むことが好ましい。前記フェライト粉末は４５〜８０ｖｏｌ％であることがより好ましく、５０〜８０ｖｏｌ％であることがさらに好ましい。前記金属粉末は１〜１６ｖｏｌ％であることがより好ましく、１〜１２ｖｏｌ％であることがさらに好ましい。この体積率とすることで、粒子間のネットワークを効果的に作ることができるため、ＧＨｚ帯において高μ’で低ｔａｎδμとすることができる。ここで、体積比率の測定方法としては、例えば、複合磁性体中の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）などにて観察し、その観察画像を解析することにより、フェライト粉末体積率、金属粉末体積率、樹脂体積率を算出することができる。

前記フェライト粉末と前記金属粉末の平均粒子径比率は１０〜８００であることが好ましい。さらに好ましくは４３〜４５０である。平均粒子径比が１０未満では、フェライト粒子で金属粒子を分断できず、金属粒子同士が繋がるため、渦電流損失が増大し、ｔａｎδ_μが大きくなる傾向にある。また、８００を超える平均粒子径比率では、フェライト粒子間で、金属粒子同士のネッキングによる凝集体が生成するため、渦電流損失が増大し、ｔａｎδ_μが大きくなる傾向にある。

本実施形態の六方晶フェライトは、六方晶フェライトとしてＭ型六方晶フェライトを用いることが好ましい。Ｍ型六方晶フェライトはＨ_Ａが高い値を取るため、ｆ_ｒが高周波化し、ＧＨｚ帯のｔａｎδ_μが小さくなる傾向にある。

また、本実施形態の六方晶フェライトは、ＭＡ_αＦｅ_１２−β（ＭＢ_１−γＭＣ_γ）_βＯ_１９（式中、ＭＡはＢａ、Ｓｒ、及びＣａからなる群より選択される少なくとも一種であり、ＭＢは、Ｔｉ、Ｚｒ及びＳｎからなる群より選択される少なくとも一種であり、ＭＣはＮｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｕ及びＣｏからなる群より選択される少なくとも一種であり、αは０．８以上１．２以下、βは１．５以上６．０以下、γは０．４８以上０．５５以下である）で表されるＭ型六方晶フェライトを用いることがより好ましい。そのような組成式で表されるＭ型六方晶フェライトにおいてはＨ_Ａが効果的に低減されるため、ｔａｎδμが小さい値のまま、μ’が大きくなる傾向にある。

本実施形態の複合磁性体は、数ＧＨｚで使用可能なインダクタ、ＥＭＩフィルタ、アンテナに用いることができる。

以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明を更に詳細に説明するが、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）
炭酸バリウム（ＢａＣＯ_３）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、及び酸化亜鉛（ＺｎＯ）を原料とし、これらを所定の組成となるように秤量した。秤量後の原料を湿式ボールミルで水を媒体として１６時間配合した後、大気中において１２００℃で２時間仮焼した。得られた仮焼粉を振動ミルで１０分間乾式粉砕した後、湿式ボールミルで水を媒体として２４時間粉砕し、粉砕後の粉を１５０℃で２４時間乾燥させて粉砕粉を得た。

次に、粉砕粉にバインダーとしてＰＶＡを添加して造粒し、得られた造粒粉をプレス機により１００ＭＰａの圧力で成形して成形体とした。これを大気中１２５０℃で１０時間保持する焼成を行い、焼結体を得た。この焼結体を瑪瑙乳鉢で適度に解砕した後、振動ミルで３分間乾式粉砕し、粉砕後の粉を８５０℃で１時間のアニール処理をして、実施例１の組成のＹ型六方晶フェライトを主相とするフェライト粉末を得た。

前記フェライト粉末を６０ｖｏｌ％、金属粉末（トリコ社製Ｆｅ粉、粒子径０．１μｍ）を１２ｖｏｌ％の充填量となるようにビスフェノールＦ型液状エポキシ樹脂と混合してペーストを作製した。得られたペーストを１８０℃で６時間保持して硬化させることにより、実施例１の複合磁性体を得た。

＜平均粒子径、粒子径比率、体積率、体積比率＞
複合磁性体表面をＣｒｏｓｓＳｅｃｔｉｏｎＰｏｌｉｓｈｅｒ（ＣＰ）（日本電子（株）製、ＳＭ−９０１０）で研磨後に走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）（（株）日立ハイテクノロジーズ製、ＳＵ８０００）で観察し、フェライト粉末と金属粉末についてそれぞれＮ＝１００個の粒子径を平均することにより、それぞれの平均粒子径を求めた。その際、各粒子の面積と同一の面積を持つ円の直径の長さを粒子径（Ｈｅｙｗｏｏｄ径）とした。次に、フェライト平均粒子径を金属平均粒子径で除した値を粒子径とした。また、ＳＥＭ観察の画像をＭａｃ−Ｖｉｅｗ（Ｍｏｕｎｔｅｃｈ製）で処理することにより、フェライト粉末の体積比率と金属粉末の体積率、体積比率を算出した。

＜複素透磁率の実部μ’、及び磁気損失ｔａｎδ_μ＞
３ＧＨｚの複素透磁率の実部μ’、及び磁気損失ｔａｎδ_μは、１ｍｍ×１ｍｍ×８０ｍｍの棒状に加工した試験片を使用し、ネットワークアナライザ（アジレント・テクノロジー（株）製、ＨＰ８７５３Ｄ）と空洞共振器（（株）関東電子応用開発製）を用いた摂動法により測定した。

（実施例２）
原料を炭酸バリウム（ＢａＣＯ_３）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、及び酸化コバルト（Ｃｏ_３Ｏ_４）とし、これらを所定の組成となるように秤量した以外は実施例１と同様の条件で、実施例２の複合磁性体を得た。

（実施例３）
原料を炭酸バリウム（ＢａＣＯ_３）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、及び酸化スカンジウム（Ｓｃ_２Ｏ_３）とし、これらを所定の組成となるように秤量した以外は実施例１と同様の条件で、実施例３の複合磁性体を得た。

（実施例４）
原料を炭酸バリウム（ＢａＣＯ_３）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、及び酸化コバルト（Ｃｏ_３Ｏ_４）とし、これらを所定の組成となるように秤量した以外は実施例１と同様の条件で、実施例４の複合磁性体を得た。

（実施例５）
実施例５では、原料を炭酸バリウム（ＢａＣＯ_３）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、及び酸化マンガン（Ｍｎ_３Ｏ_４）とし、これらを所定の組成となるように秤量した以外は実施例１と同様の条件で、実施例５の複合磁性体を得た。

（実施例６から実施例１１）
原料を炭酸バリウム（ＢａＣＯ_３）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、及び酸化マンガン（Ｍｎ_３Ｏ_４）とし、これらを所定の組成となるように秤量した以外は実施例１と同様の条件で、実施例６から実施例１１の複合磁性体を得た。

（実施例１２）
原料を炭酸バリウム（ＢａＣＯ_３）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、及び酸化マンガン（Ｍｎ_３Ｏ_４）とし、これらを所定の組成となるように秤量したこと、及び焼結体の粉砕条件を振動ミルで３分間乾式粉砕としたこと以外は実施例１と同様の条件で、実施例１２の複合磁性体を得た。

（実施例１３）
原料を炭酸バリウム（ＢａＣＯ_３）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、及び酸化マンガン（Ｍｎ_３Ｏ_４）とし、これらを所定の組成となるように秤量したこと、及び焼結体の粉砕条件を振動ミルで２分間乾式粉砕としたこと以外は実施例１と同様の条件で、実施例１３の複合磁性体を得た。

（実施例１４）
原料を炭酸バリウム（ＢａＣＯ_３）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、及び酸化マンガン（Ｍｎ_３Ｏ_４）とし、これらを所定の組成となるように秤量したこと、及び金属粉としてカルボニル鉄粉（ＢＡＳＦ社製、粒子径１μｍ）を使用したこと以外は実施例１と同様の条件で、実施例１４の複合磁性体を得た。

（実施例１５）
原料を炭酸バリウム（ＢａＣＯ_３）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、及び酸化マンガン（Ｍｎ_３Ｏ_４）とし、これらを所定の組成となるように秤量したこと、及び焼結体の粉砕条件を振動ミルで１分間乾式粉砕したこと、及び金属粉としてカルボニル鉄粉（ＢＡＳＦ社製、粒子径１μｍ）を６ｖｏｌ％充填したこと以外は実施例１と同様の条件で、実施例１５の複合磁性体を得た。

（実施例１６）
原料を炭酸バリウム（ＢａＣＯ_３）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、及び酸化マンガン（Ｍｎ_３Ｏ_４）とし、これらを所定の組成となるように秤量したこと、焼結体の粉砕条件を振動ミルで１０分間乾式粉砕した後、湿式ボールミルで水を媒体として１６時間粉砕としたこと、及びフェライト粉末を４０ｖｏｌ％充填したこと以外は実施例１と同様の条件で、実施例１６の複合磁性体を得た。

（実施例１７）
原料を炭酸バリウム（ＢａＣＯ_３）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、及び酸化マンガン（Ｍｎ_３Ｏ_４）とし、これらを所定の組成となるように秤量したこと、焼結体の粉砕条件を振動ミルで１０分間乾式粉砕した後、湿式ボールミルで水を媒体として８時間粉砕としたこと、及びフェライト粉末を５０ｖｏｌ％充填したこと、金属粉末としてカルボニル鉄粉（ＢＡＳＦ社製、粒子径１μｍ）を使用したこと以外は実施例１と同様の条件で、実施例１７の複合磁性体を得た。

（実施例１８）
原料を炭酸バリウム（ＢａＣＯ_３）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、及び酸化マンガン（Ｍｎ_３Ｏ_４）とし、これらを所定の組成となるように秤量したこと、及びフェライト粉末を５０ｖｏｌ％充填したこと、金属粉末としてペンタカルボニル鉄をオレイルアミンとｎ−ドデカンの中で熱分解して合成したＦｅ粉を使用したこと以外は実施例１と同様の条件で、実施例１８の複合磁性体を得た。

（実施例１９）
原料を炭酸バリウム（ＢａＣＯ_３）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、及び酸化マンガン（Ｍｎ_３Ｏ_４）とし、これらを所定の組成となるように秤量したこと、及びフェライト粉末を５０ｖｏｌ％、金属粉末を１５ｖｏｌ％充填したこと以外は実施例１と同様の条件で、実施例１９の複合磁性体を得た。

（実施例２０）
原料を炭酸バリウム（ＢａＣＯ_３）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、及び酸化マンガン（Ｍｎ_３Ｏ_４）とし、これらを所定の組成となるように秤量したこと、及びフェライト粉末を５０ｖｏｌ％、金属粉末を１８ｖｏｌ％充填したこと以外は実施例１と同様の条件で、実施例２０の複合磁性体を得た。

（実施例２１）
原料を炭酸バリウム（ＢａＣＯ_３）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、及び酸化マンガン（Ｍｎ_３Ｏ_４）とし、これらを所定の組成となるように秤量したこと、及びフェライト粉末を５０ｖｏｌ％、金属粉末を２０ｖｏｌ％の充填量とした以外は実施例１と同様の条件で、実施例２１の複合磁性体を得た。

（実施例２２）
原料を炭酸バリウム（ＢａＣＯ_３）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、及び酸化マンガン（Ｍｎ_３Ｏ_４）とし、これらを所定の組成となるように秤量したこと、及びフェライト粉末を８０ｖｏｌ％、金属粉末を２ｖｏｌ％の充填量とした以外は実施例１と同様の条件で、実施例２２の複合磁性体を得た。

（実施例２３）
原料を炭酸バリウム（ＢａＣＯ_３）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、及び酸化マンガン（Ｍｎ_３Ｏ_４）とし、これらを所定の組成となるように秤量したこと、及びフェライト粉末を７６ｖｏｌ％、金属粉末を３ｖｏｌ％の充填量とした以外は実施例１と同様の条件で、実施例２３の複合磁性体を得た。

（実施例２４）
原料を炭酸バリウム（ＢａＣＯ_３）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、及び酸化マンガン（Ｍｎ_３Ｏ_４）とし、これらを所定の組成となるように秤量したこと、金属粉末としてＦｅ−Ｎｉ合金（Ｆｅ_０．５５Ｎｉ_０．４５粉、アルドリッチ社製、粒子径０．１μｍ）を用いたこと以外は、実施例１と同様の条件で、実施例２４の複合磁性体を得た。

（比較例１）
原料を炭酸バリウム（ＢａＣＯ_３）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、及び酸化マンガン（Ｍｎ_３Ｏ_４）とし、これらを所定の組成となるように秤量したこと、及びフェライト粉末のみを８０ｖｏｌ％の充填量とした以外は実施例１と同様の条件で、比較例１の複合磁性体を得た。

（比較例２）
金属粉末（トリコ社製Ｆｅ粉、粒子径０．１μｍ）のみを２５ｖｏｌ％の充填量となるようにしたこと以外は実施例１と同様の条件で、比較例２の複合磁性体を得た。

（比較例３）
原料を炭酸バリウム（ＢａＣＯ_３）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、及び酸化マンガン（Ｍｎ_３Ｏ_４）とし、これらを所定の組成となるように秤量したこと、及びフェライト粉末を６０ｖｏｌ％、金属粉末を１．５ｖｏｌ％充填したこと以外は実施例１と同様の条件で、比較例３の複合磁性体を得た。

（比較例４）
原料を炭酸バリウム（ＢａＣＯ_３）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、及び酸化マンガン（Ｍｎ_３Ｏ_４）とし、これらを所定の組成となるように秤量したこと、及びフェライト粉末を３６ｖｏｌ％、金属粉末を１８ｖｏｌ％充填したこと以外は実施例１と同様の条件で、比較例４の複合磁性体を得た。

（比較例５）
原料を炭酸バリウム（ＢａＣＯ_３）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、及び酸化マンガン（Ｍｎ_３Ｏ_４）とし、これらを所定の組成となるように秤量したこと、及びフェライト粉末を７８ｖｏｌ％、金属粉末を１．５ｖｏｌ％充填したこと以外は実施例１と同様の条件で、比較例５の複合磁性体を得た。

（比較例６）
原料を炭酸バリウム（ＢａＣＯ_３）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、及び酸化マンガン（Ｍｎ_３Ｏ_４）とし、これらを所定の組成となるように秤量したこと、及び焼結体の粉砕条件を振動ミルで１０分間乾式粉砕した後、湿式ボールミルで水を媒体として３６時間粉砕としたこと以外は実施例１と同様の条件で、比較例６の複合磁性体を得た。

（比較例７）
原料を炭酸バリウム（ＢａＣＯ_３）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、及び酸化マンガン（Ｍｎ_３Ｏ_４）とし、これらを所定の組成となるように秤量したこと、焼結体の粉砕条件を振動ミルで５０秒乾式粉砕したこと以外は実施例１と同様の条件で、比較例７の複合磁性体を得た。

（比較例８）
原料を炭酸バリウム（ＢａＣＯ_３）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、及び酸化マンガン（Ｍｎ_３Ｏ_４）とし、これらを所定の組成となるように秤量したこと、及び金属粉としてカルボニル鉄粉（ＢＡＳＦ社製、粒子径３μｍ）を使用したこと以外は実施例１と同様の条件で、比較例８の複合磁性体を得た。

（比較例９）
原料を炭酸バリウム（ＢａＣＯ_３）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、及び酸化マンガン（Ｍｎ_３Ｏ_４）とし、これらを所定の組成となるように秤量したこと、及びフェライト粉末を３５ｖｏｌ％充填したこと以外は実施例１と同様の条件で、比較例９の複合磁性体を得た。

（比較例１０）
原料を炭酸バリウム（ＢａＣＯ_３）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、及び酸化マンガン（Ｍｎ_３Ｏ_４）とし、これらを所定の組成となるように秤量したこと、及びフェライト粉末を８２ｖｏｌ％、金属粉末を２．５ｖｏｌ％充填したこと以外は実施例１と同様の条件で、比較例１０の複合磁性体を得た。

表１にフェライト及び金属の組成、粒子径、体積比率、粒子径比率（フェライト粒子径／金属粒子径）、体積比率（フェライト体積比率／金属体積比率）と２．４ＧＨｚにおけるμ’及びｔａｎδμの結果を示す。

表１から明らかなように、実施例１から実施例２４に係る六方晶フェライト複合磁性体は、いずれも２．４ＧＨｚのμ’が１．６６以上であり、且つｔａｎδ_μが０．０２０以下となることが確認された。実施例１から実施例２４の構成であれば、フェライト粒子間に小さい金属粒子が存在する３次元ネットワークが形成され、粒子同士が磁気的に結合することにより、ＧＨｚ帯において高μ’となったといえる。また、電気抵抗率の低い金属粒子を電気抵抗率の高いフェライト粒子で分断することにより、ＧＨｚ帯において渦電流損失の抑制が可能となり、ｔａｎδ_μが低減できたといえる。特に、体積比率（フェライト粉末／金属粉末）４．２〜２５．３である実施例１〜１２、１４、１５、１８、２２〜２４では、ｔａｎδ_μが０．０１０以下と格別にｔａｎδ_μが低減できている。

比較例１では、Ｍ型六方晶フェライト粉末のみであるため、μ’が低くなっている。比較例２では、Ｆｅ粉末のみであるため、Ｆｅ粒子同士ネッキングによる粒子間での渦電流が発生することにより、ｔａｎδ_μが高くなっている。比較例３では、Ｆｅ粉の充填率が低いため、μ’が低くなっている。比較例４では、体積比率（フェライト粉末／金属粉末）が２．５と小さいため、渦電流損失が増大し、ｔａｎδ_μが増加している。比較例５では、体積比率（フェライト粉末／金属粉末）が５２と大きいため、μ’が低く、ｔａｎδ_μが増加している。比較例６では、フェライト粉末の平均粒子径が０．５μｍと小さいため、ｔａｎδ_μが増加している。比較例７では、フェライト粉末の平均粒径が１６０μｍと大きいため、ｔａｎδ_μが増加している。比較例８では、金属粒子が３μｍと大きいため、ｔａｎδ_μが増大している。比較例９では、フェライト粉末の充填量が３５ｖｏｌ％と小さいため、μ’が低く、ｔａｎδ_μが増加している。比較例１０では、フェライト粉末の充填量が８２ｖｏｌ％と大きいため、ｔａｎδ_μが増加している。

以上説明した通り、本発明の六方晶フェライトを主相とするフェライト粉末と、Ｆｅを主成分とする金属粉末と、樹脂とを含む複合磁性体は、ＧＨｚ帯の高い周波数で低いｔａｎδ_μを維持しつつμ’を高めることができる。そのため、本発明による複合磁性体を用いることにより、例えば、数ＧＨｚの高周波で使用可能なインダクタ、ＥＭＩフィルタ、アンテナなどを提供することができる。

Claims

六方晶フェライトを主相とするフェライト粉末と、Ｆｅを主成分とする金属粉末と、樹脂とを含み、該フェライト粉末の平均粒子径が１〜１５０μｍ、該金属粉末の平均粒子径が０．０１〜１μｍ、該フェライト粉末と該金属粉末の体積比率が２．５〜４０である、複合磁性体。
前記フェライト粉末４０〜７８ｖｏｌ％と、前記金属粉末２〜１８ｖｏｌ％と、残部が樹脂とを含む、請求項１に記載の複合磁性体。
前記フェライト粉末と前記金属粉末の平均粒子径比率が１０〜８００である、請求項１または２に記載の複合磁性体。
前記六方晶フェライトはＭ型六方晶フェライトである、請求項１〜３のいずれかに記載の複合磁性体。
前記六方晶フェライトが、ＭＡ_αＦｅ_１２−β（ＭＢ_１−γＭＣ_γ）_βＯ_１９（式中、ＭＡはＢａ、Ｓｒ、及びＣａからなる群より選択される少なくとも一種であり、ＭＢは、Ｔｉ、Ｚｒ及びＳｎからなる群より選択される少なくとも一種であり、ＭＣはＮｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｕ及びＣｏからなる群より選択される少なくとも一種であり、αは０．８以上１．２以下、βは１．５以上６．０以下、γは０．４８以上０．５５以下である）で表されるＭ型六方晶フェライトである、請求項１〜４のいずれかに記載の複合磁性体。
請求項１〜５のいずれかに記載の複合磁性体を用いる、高周波磁性部品。