JP3544633B2 - 酸化物磁性材料の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、酸化物磁性材料の製造方法に関するもので、より具体的には六方晶フェライトを用いた酸化物磁性材料の製造方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高周波用のＥＭＩ用素子や、コイル等に使用される磁性材料としは、従来一般にスピネルフェライト（Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト）が用いられている。しかし、近年の機器の高速化に伴い、使用される周波数が高くなり、いままで使用されていたフェライトではノイズ対策が困難になってきている。
【０００３】
そこで、スピネル系の磁性材料に比べより高い周波数まで対応できる磁性材として六方晶フェライトが注目されており、特にプラナ型フェライトと呼ばれている六方晶フェライトは、高い周波数領域まで良好な磁気特性（高透磁率）を有する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、六方晶フェライトは高周波での透磁率は優れているものの、焼成体密度が低いため機械的強度の点で不充分となり、電子機器の表面実装部品として使いづらかった。
【０００５】
また、スピネルフェライトに比べて比抵抗が低いため、コイル製作時に絶縁のための対策をしなければならない場合があり、製作が面倒である。さらに、異相が発生しやすく、チップ材としたとき、銀電極のマイグレーションが発生するおそれもある。
【０００６】
本発明は、上記した背景に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、上記した問題を解決し、高周波での磁気特性に優れ、比抵抗が高く、丈夫な六方晶フェライトからなる酸化物磁性材料の製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明に係る酸化物磁性材料の製造方法では、１４〜２４ｍｏｌ％のＢａＯと、５５〜７５ｍｏｌ％のＦｅ2Ｏ3と、１〜３１ｍｏｌ％のＭｅＯ（Ｍｅは２価の金属イオン）を主成分とする六方晶フェライト原料に対し、仮焼後にＭｎ3Ｏ4と、Ｂｉ2Ｏ3と、ＣｏＯのうち少なくともＭｎ3Ｏ4を含む添加物を所定量添加し、本焼成するようにした。使用する添加物とその添加量の具体的な条件としては、以下のようになる。なお、ＢａＯとＦｅ2Ｏ3とＭｅＯ（Ｍｅは２価の金属イオン）の組成範囲を上記のように限定したのは、係る範囲が六方晶フェライト構造をとることができる範囲だからである。
【０００８】
１つの解決手段としては、０．０１〜３ｗｔ％のＭｎ３Ｏ４を添加するようにした（請求項１）。このように、六方晶フェライト原料を仮焼した後Ｍｎ３Ｏ４を添加してから焼成して酸化物磁性材料を形成すると、仮焼後にＭｎ３Ｏ４が添加しなかった通常の酸化物磁性材料よりも、比抵抗が高くなる。さらに、添加量が少ないと高周波の磁気特性を向上（透磁率のアップ）できる。
【０００９】
ここで、仮焼した六方晶フェライト原料にＭｎ３Ｏ４を微量でも添加すると、無添加のものに比べて比抵抗が上昇する。また、添加量が少ない領域では、透磁率が向上するという効果も期待できる。そこで、下限値を、添加量が十分制御可能な０．０１ｗｔ％とした。
【００１０】
一方、比抵抗は、添加量を多くするほど増加する。しかし、添加量が多すぎると、生成された酸化物磁性材料が六方晶フェライト単相にならず、磁気特性が悪くなることが確認されている。そこで、Ｍｎ３Ｏ４を添加する量の上限を、六方晶フェライトを維持できる３ｗｔ％とした。係る理由から、添加量を請求項１で規定するような範囲内とした。
【００１１】
また、別の解決手段としては、０．５〜２．５ｗｔ％のＭｎ３Ｏ４と、０．０１〜０．５ｗｔ％のＣｏＯを同時添加するようにした（請求項２）。このように、Ｍｎ３Ｏ４を添加した場合の作用効果は、請求項１に記載したとおりである。さらに、本発明では、ＣｏＯを添加することで比抵抗がさらに向上する。
【００１２】
ここで、仮焼した六方晶フェライト原料に添加されるＣｏＯの量が少な過ぎると、焼成された酸化物磁性材料にＣｏＯの作用が反映しにくくなるので下限値を０．０１ｗｔ％とした。また、あまりＣｏＯの添加量を多くすると、六方晶フェライトでなくなってしまう。そこで、上限値を六方晶フェライトを維持できる０．５ｗｔ％とした。
【００１３】
また、Ｍｎ３Ｏ４の上限値は、請求項１の単独添加のものに比べて小さくなっている。これは、ＣｏＯを所定量添加することにより、六方晶フェライト原料に対する添加量の総量が多くなると、最終的な燒結品が六方晶フェライトを構成しなくなるためである。そこで、ＣｏＯを添加する分だけ、Ｍｎ３Ｏ４の添加量の上限値も小さくした。
【００１４】
また、Ｍｎ３Ｏ４の添加量の下限値は、請求項１の構成と異なり０．５ｗｔ％としたが、これはＭｎ３Ｏ４添加による密度増加により、ＣｏＯ添加時の透磁率低下を防ぐためである。
【００１５】
さらに別の解決手段としては、０．１〜４ｗｔ％のＭｎ3Ｏ4と、０．１〜１．５ｗｔ％のＢｉ2Ｏ3を同時添加することである（請求項３）。このようにしても、製造された酸化物磁性材料は、請求項２により製造された酸化物磁性材料と同様な作用を示す。すなわち、六方晶フェライト原料にＭｎ3Ｏ4を添加して酸化物磁性材料を生成することでＭｎ3Ｏ4を添加していない酸化物磁性材料より高周波の磁気特性を向上させるとともに、比抵抗も高くすることができる。また、Ｂｉ2Ｏ3が添加されていることで、酸化物磁性材料の密度が向上し、強度が増す。
【００１６】
ここで、Ｂｉ２Ｏ３の添加量が少な過ぎる（０．１ｗｔ％未満）と、酸化物磁性材料の密度が小さく強度不足なる。また、添加量が多すぎる（１．５ｗｔ％より多い）と、六方晶フェライト構造がとれず、本来の磁気特性が得られない。そこで、上記した範囲に限定した。
【００１７】
また、Ｍｎ３Ｏ４を添加する量に上限や下限を設けているが、この上下限値が請求項１の構成におけるＭｎ３Ｏ４を添加する量の上限や下限と異なるのは、Ｍｎ３Ｏ４と同時にＢｉ２Ｏ３が添加されていることにより、生成される酸化物磁性材料の特性が違ってくることに起因する。
【００１８】
つまり、Ｍｎ３Ｏ４の上限値は、請求項１の単独添加のものに比べ大きくなっている。これは、Ｂｉ２Ｏ３を所定量添加することにより、焼結性が向上し、Ｍｎ３Ｏ４の添加量増加による磁気特性の低下を防止することが出来るからである。
【００１９】
また、Ｍｎ３Ｏ４の添加量の下限値は、請求項１の構成と異なり０．１ｗｔ％としたが、これは０．１ｗｔ％以下では、Ｂｉ２Ｏ３の影響が大きくＭｎ３Ｏ４を添加した効果が確認出来ないためである。
【００２０】
さらに別の解決手段としては、０．１〜３ｗｔ％のＭｎ3Ｏ4と、０．１〜１．５ｗｔ％のＢｉ2Ｏ3と、０．０１〜０．５ｗｔ％のＣｏＯを同時添加することである（請求項４）。このようにすることで、上記したＭｎ3Ｏ4，ＣｏＯ，Ｂｉ2Ｏ3を添加することによる作用効果が相乗的に発揮し、磁気特性が良好になるとともに、酸化物磁性材料の密度が向上して強度が増し、比抵抗が向上して絶縁性が高くなる。
【００２１】
そして、Ｂｉ2Ｏ3の添加量の制限は、請求項３におけるＢｉ2Ｏ3の添加する量の制限と同じ理由である。また、Ｍｎ3Ｏ4の添加量の下限値は、請求項３におけるそれと同様である。さらに、Ｍｎ3Ｏ4の添加量の上限値はＣｏＯを添加したことに応じて低下させている。これは、それ以上添加すると、六方晶フェライト構造がとれなくなるためである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る酸化物磁性材料の製造方法の第１の実施の形態を説明する。本形態の酸化物磁性材料は、ＢａＯとＦｅ2Ｏ3とＭｅＯ（Ｍｅは２価の金属イオン）を主成分とする六方晶フェライト原料を仮焼した後に、本発明の要部となる添加物を加えてから所定形状に成形し、最終的に焼成して形成されたものである。
【００２３】
具体的には、まず主成分として１４〜２４ｍｏｌ％のＢａＯと５５〜７５ｍｏｌ％のＦｅ２Ｏ３と１〜３１ｍｏｌ％のＭｅＯを主成分とする六方晶フェライト原料を秤量し、ボールミルにてこれらの材料を混合する。このＭｅＯとして、本形態では、ＣｏＯ、つまりＭｅがＣｏの例について示したが、Ｍｅは他の２価の金属イオンでも同等の作用効果が得られる。
【００２４】
混合した材料は所定の温度（例えば１１００から１２００度）にて空気中で一定時間（例えば２時間）仮焼成し、その後ボールミルにて湿式粉砕する。そして、この紛体に対し０．１〜４ｗｔ％のＭｎ３Ｏ４と０．１〜２ｗｔ％のＢｉ２Ｏ３を添加物として同時に加え、造粒した後リングに成形してから本焼成（例えば１１００度〜１３００度２時間）して形成する。
【００２５】
以下に、より具体的な製作手順を説明する。まず、７０．５９ｍｏｌ％のＢａＯと１７．６５ｍｏｌ％のＦｅ２Ｏ３と１１．７６ｍｏｌ％のＣｏＯを秤量し、ボールミルにてこれらの材料を湿式混合する。 混合された原料は、乾燥機で乾燥後、解砕し、整粒し六方晶フェライト原料を得る。なお、ＢａＯやＦｅ２Ｏ３やＭｅＯはあくまで六方晶フェライト原料の主成分であるので、これらの成分や後に添加する添加物の作用を損なうことがなければ上記以外の成分が六方晶フェライト原料に含まれていても構わない。
【００２６】
製造した六方晶フェライト原料を１２００度で仮焼する。この仮焼はバッチ炉で２時間行ったが、仮焼条件は適時変更して構わない。仮焼後は、ボールミルにて湿式粉砕を行う。粉砕完了後に、添加物としてＭｎ３Ｏ４とＢｉ２Ｏ３を六方晶フェライト原料に加え混合する。なお、添加物の添加量については後に説明する。ミキサー混合後に造粒を行うが、これにはポリビニル酢酸（ＰＶＡ）を加え練合し、その後、リング状に成形する。
【００２７】
所定形状に整えられたリングは焼成され酸化物磁性材料となる。焼成にはバッチ炉で大気中焼成を行うものとし、１１００度〜１３００度の範囲に保ちながら２時間行って完成させる。
【００２８】
そして、上記添加物の添加量を変えて各材料を製造し、製造された酸化物磁性材料の磁気特性や密度や抵抗を測定した。磁気特性の測定には、インピーダンスアナライザやネットワークアナライザを用いて透磁率―周波数特性を調べている。また、各酸化物磁性材料の抵抗は絶縁抵抗計にて測定し、密度は水中法で調べている。
【００２９】
添加物の添加量を変えて上記の製造プロセスにより各材料を製造し、製造された酸化物磁性材料の磁気特性や密度や抵抗を測定していくことで、六方晶フェライト原料にＭｎ３Ｏ４とＢｉ２Ｏ３を同時に添加するときの妥当な添加量の範囲を求めた。
【００３０】
結論として、Ｍｎ３Ｏ４の添加量は０．１〜４ｗｔ％の範囲とし、Ｂｉ２Ｏ３の添加量は０．１〜１．５ｗｔ％とするのが良いことがわかった。これは、Ｂｉ２Ｏ３やＭｎ３Ｏ４を同時に添加することで、Ｂｉ２Ｏ３とＭｎ３Ｏ４が同時に添加されていない酸化物磁性材料よりも酸化物磁性材料の磁気特性を良好に保ちつつその材料の密度や比抵抗を向上させられるからである。
【００３１】
また、Ｍｎ３Ｏ４の添加量が０．１ｗｔ％より少なかったり、Ｂｉ２Ｏ３の添加量が０．１ｗｔ％より少なかったりすると、酸化物磁性材料にこれらの添加物を添加した効果が得られない。
【００３２】
一方、Ｍｎ３Ｏ４の添加量が４ｗｔ％より多かったり、Ｂｉ２Ｏ３の添加量が１．５ｗｔ％より多かったりすると、六方晶フェライト構造とならず、係るフェライトが持つ磁気特性（高透磁率）が得られなくなってしまう。
【００３３】
そこで、酸化物磁性材料に添加する添加量の上限を上記のように制限した。このように、添加物の添加量の制限の絞り込みは以下に示すような実験を繰り返していくことで求めた。
【００３４】
図１は、Ｍｎ３Ｏ４の添加量を２ｗｔ％で固定し同時に添加するＢｉ２Ｏ３の添加量を変えて形成した各種の材料の１０ＭＨｚにおける透磁率や密度を測定した図である。実験をすることで、Ｂｉ２Ｏ３の添加量が増えるほどＭｎ３Ｏ４のみを添加した酸化物磁性材料よりも密度が向上し、添加量が約１ｗｔ％を超えると、密度の上昇は飽和する。
【００３５】
また、この酸化物磁性材料の透磁率に注目してみると、Ｂｉ２Ｏ３の添加量が１ｗｔ％までは徐々に増加し、１ｗｔ％を超えると減少傾向にある。そして、添加量が１．５ｗｔ％を超えると、六方晶フェライトにならなくなる。
【００３６】
一方、図２に示すように、Ｂｉ２Ｏ３の添加量を図１に示す実験結果で最も良好であった１ｗｔ％に固定し、同時に添加するＭｎ３Ｏ４の添加量を変えて形成した各種の材料の透磁率と密度を測定してみた。すると、同図に示すように、Ｍｎ３Ｏ４の添加量に関係なく透磁率はほぼ一定であり、酸化物磁性材料の密度は、Ｍｎ３Ｏ４の添加量が上昇するにつれて向上することがわかる。
【００３７】
また、図３に、本実施の形態の酸化物磁性材料の測定結果の主な数値と、比較例として仮焼後に添加物を添加せず（無添加）に焼成した酸化物磁性材料の測定結果を示した。比抵抗や密度が高いことが確認できる。
【００３８】
さらに、図４に、添加物の加えられていない酸化物磁性材料と、本実施の形態である酸化物磁性材料の周波数に対する複素透磁率（μ）を調べた結果を示している。ちなみに、本実施の形態である酸化物磁性材料に含まれるＢｉ２Ｏ３とＭｎ３Ｏ４のどちらの添加量も１ｗｔ％である。
【００３９】
同図に示すように、１０００ＭＨｚ以上の特に高めの高周波における複素透磁率は実数部（μ′），虚数部（μ″）のどちらのパラメータにおいても、本実施の形態が無添加の酸化物磁性材料よりも高い値を示している。
【００４０】
さらに、ここで特筆すべきことは、１０００ＭＨｚ以下、特に１００ＭＨｚ附近の周波数帯域においては、複素透磁率（μ）の虚数部（μ″）の値が、添加物の加えられていない酸化物磁性材料のものに比べて本実施の形態のものが非常に小さくなっていることがわかる。具体的には、９０ＭＨｚにおける測定では、本実施の形態の虚数部（μ″）の値が０．１６程度であるのに対し、無添加の酸化物磁性材料の虚数部（μ″）の値はいずれも０．６程度となる。
【００４１】
つまり、Ｂｉ２Ｏ３とＭｎ３Ｏ４を１ｗｔ％づつ仮焼後に添加して焼成された酸化物磁性材料は、従来の酸化物磁性材料に比べて、目的とする帯域（高周波）での透磁率だけを強くできる。従って、比較的高い１０００ＭＨｚ以上の高周波の電磁波だけを通過し、その他の周波数の信号を遮蔽する電波吸収体等の材料に適する。また、前述したように、Ｂｉ２Ｏ３を添加したことにより、密度も高くなるので強度的に丈夫な部材となっている。
【００４２】
このように、Ｍｎ３Ｏ４或いはＢｉ２Ｏ３のどちらか一方の添加量を固定し、もう一方の添加量を変化させながら酸化物磁性材料を複数形成し、それぞれの材料の磁気特性や抵抗や密度を測定していく作業を繰り返すことで、上記したようなＭｎ３Ｏ４やＢｉ２Ｏ３の添加する量の上限や下限を求めた。
【００４３】
なお、上記した実施の形態では、六方晶フェライト原料には含まれる２価の金属イオンとしてＣｏＯを用いているが、ＣｏＯに限らず、ＺｎやＣｕ等を用いても、上記の組成で六方晶フェライト原料を構成し、添加量を適時設定することで、同様の効果を得られるようになる。
【００４４】
以下、本発明に係る酸化物磁性材料の製造方法の第２の実施の形態を説明する。本実施の形態も第１の実施の形態と同様に、ＢａＯとＦｅ2Ｏ3とＭｅＯ（Ｍｅは２価の金属イオン）を主成分とする六方晶フェライト原料を仮焼した後に、添加物を加え、最終的に焼成して形成する。
【００４５】
本実施の形態と第１の実施の形態の違いは基本的に仮焼後に添加する添加物のみであり、製造方法等はすべて同一である。従って、係る酸化物磁性材料の製造方法については説明を省略し、以下に添加物をある特定範囲内の量だけ添加することによって得られる酸化物磁性材料の特徴や、その特徴を示す実験データの一部を示す。
【００４６】
係る酸化物磁性材料に含まれる添加物はＭｎ３Ｏ４とＣｏＯを同時添加したものとなっている。そして、本実施の形態に添加される添加物の制限量は、Ｍｎ３Ｏ４を０．５〜２．５ｗｔ％の範囲に制限し、ＣｏＯを０．０１〜０．５ｗｔ％の範囲に制限した。
【００４７】
このように主成分とする六方晶フェライト原料を仮焼した後に、所定の制限範囲内の量で添加物を加えて焼成された酸化物磁性材料は、Ｍｎ３Ｏ４とＣｏＯが添加されていない酸化物磁性材料よりも、高周波の磁気特性が良好であり、抵抗が高い酸化物磁性材料を形成できるようになる。なお、Ｍｎ３Ｏ４やＣｏＯを添加する制限量の設定は、第１の実施の形態と同様に添加量を変えて製作した各種の酸化物磁性材料の特徴を実験により見極めた上で決定した。
【００４８】
すなわち、例えば、Ｍｎ３Ｏ４の添加量が０．５ｗｔ％未満であったり、ＣｏＯの添加量が０．０１ｗｔ％未満であると、主成分である六方晶フェライト原料に加えられるこれらの添加物の作用の発現が弱すぎて、何も添加していない酸化物磁性材料と比べて実用上差が出ない。そこで、添加したことによる効果が生じる範囲ということで、上記のように添加する下限値を設定した。
【００４９】
また、Ｍｎ３Ｏ４の添加量が２．５ｗｔ％を超えたり、ＣｏＯの添加量が０．５ｗｔ％を超えてしまうと、形成される酸化物磁性材料の主成分である六方晶フェライトの構造が崩れすぎて所望の磁気特性が得られなくなってしまう。そこで、上記のように添加する量の上限を設定した。
【００５０】
以下に、Ｍｎ３Ｏ４とＣｏＯを添加した酸化物磁性材料の１０ＭＨｚ附近の高周波の透磁率や抵抗値を測定した実験結果の一部を示す。係る実験は、第１の実施の形態と同様の方法で測定されている。ＣｏＯの添加量を例えば０．５ｗｔ％に固定し、同時に添加するＭｎ３Ｏ４の添加量を変化（添加量０も含む）させて酸化物磁性材料を製造し、その透磁率と抵抗を測定した。すると、図５に示すような結果が得られた。
【００５１】
すると、Ｍｎ３Ｏ４の添加量が１ｗｔ％程度までは添加量の上昇に対応して透磁率も増え、その後はほぼ一定の値を保つことが確認できた。また、Ｍｎ３Ｏ４の添加量が増加されるにともなって、酸化物磁性材料の抵抗はＭｎ３Ｏ４が添加されなかった場合に比べて大きくなることがことがわかった。
【００５２】
一方、上記とは逆にＭｎ３Ｏ４の添加量を１ｗｔ％に固定し、同時に添加するＣｏＯの添加量を異ならせた場合の酸化物磁性材料を作製し、その時の透磁率と抵抗を測定した。すると、図６に示すような結果が得られた。
【００５３】
図から明らかなように、ＣｏＯの添加量が増えるにつれて、ＣｏＯを添加しなかった場合、つまり、Ｍｎ３Ｏ４が１ｗｔ％だけ添加されている状態よりも酸化物磁性材料の透磁率が下がり、抵抗が上昇するのが確認できた。抵抗の上昇は好ましいが、透磁率の低下は避けたい。そこで、ＣｏＯ無添加のときの７０％程度の低下で収まる０．５ｗｔ％を上限値とした。この上限値よりも添加量が多くなると、六方晶フェライト構造も得られない。
【００５４】
このように、Ｍｎ３Ｏ４或いはＣｏＯのどちらか一方の添加量を固定し、もう一方の添加量を変化させながら酸化物磁性材料を複数形成し、それぞれの特徴量を測定していくことで、Ｍｎ３Ｏ４やＣｏＯの添加する量の制限が求まった。
【００５５】
なお、本実施の形態と第１の実施の形態はどちらも添加物にＭｎ３Ｏ４が加えられているが、その添加する量の制限が異なるのは互いの酸化物磁性材料の磁気特性が他の添加物の影響で微妙に異なるからである。
【００５６】
以下、本発明の第３の実施の形態を説明する。本実施の形態も第１の実施の形態と同様に、ＢａＯとＦｅ2Ｏ3とＭｅＯ（Ｍｅは２価の金属イオン）を主成分とする六方晶フェライト原料を仮焼した後に、添加物を加え、最終的に焼成して形成するものである。
【００５７】
本実施の形態と上記各実施の形態の違いは基本的に添加物のみであり、製造方法等はすべて同一である。従って、係る酸化物磁性材料の製造方法については説明を省略し、以下に添加物をある特定範囲内の量だけ添加することによって得られる酸化物磁性材料の特徴や、その特徴を示す実験データの一部を示す。
【００５８】
係る酸化物磁性材料に含まれる添加物はＭｎ３Ｏ４のみである。そして、その添加量の制限を０．０１〜３ｗｔ％とした。このように主成分とする六方晶フェライト原料を仮焼した後に、添加物を加えて焼成された酸化物磁性材料は、Ｍｎ３Ｏ４が添加されていない酸化物磁性材料よりも、比抵抗が向上する。
【００５９】
そして、Ｍｎ３Ｏ４は、添加することにより、無添加のものに比べて上記効果が発揮する。また、Ｍｎ３Ｏ４の添加量が３ｗｔ％より多くなると、形成される酸化物磁性材料の主成分である六方晶フェライトの構造が崩れすぎて所望の磁気特性が得られなくなってしまう。そこで、添加する量を上記の範囲となるように設定した。
【００６０】
図７は、Ｍｎ３Ｏ４の添加量を変えて製作した材料の１０ＭＨｚ附近の高周波の透磁率や抵抗を測定した実験結果を示している。同図に示すように、仮焼された酸化物磁性材料に２ｗｔ％未満の範囲でＭｎ３Ｏ４を添加すると、Ｍｎ３Ｏ４が添加されていない酸化物材よりも高い透磁率を示した。そして、添加量が増えるにつれて、抵抗も上昇することがわかる。よって、絶縁性を考慮すると、Ｍｎ３Ｏ４の添加量を増やすほど好ましいが、透磁率を考慮すると、あまり入れ過ぎると六方晶フェライト構造が採れず、透磁率が低下する。そこで、仕様に応じて両者（透磁率・抵抗）のいずれを重要視するかを決定し、それに応じた添加量に設定する。
【００６１】
以下、本発明の第４の実施の形態を説明する。本実施の形態も第１の実施の形態と同様に、ＢａＯとＦｅ2Ｏ3とＭｅＯ（Ｍｅは２価の金属イオン）を主成分とする六方晶フェライト原料を仮焼した後に、添加物を加え、最終的に焼成して形成されたものである。
【００６２】
本実施の形態と第１の実施の形態の違いは基本的に添加物のみであり、製造方法等はすべて同一である。従って、係る酸化物磁性材料の製造方法については説明を省略し、以下に添加物をある特定範囲内の量だけ添加することによって得られる酸化物磁性材料の特徴のみを説明する。
【００６３】
係る酸化物磁性材料に含まれる添加物はＭｎ３Ｏ４とＢｉ２Ｏ３とＣｏＯである。そして、その添加する量の制限をＭｎ３Ｏ４は０．１〜３ｗｔ％とし、Ｂｉ２Ｏ３は０．１〜１．５ｗｔ％とし、ＣｏＯは０．０１〜０．５ｗｔ％とした。このように主成分とする六方晶フェライト原料を仮焼した後に、添加物を加えて焼成された酸化物磁性材料は、Ｍｎ３Ｏ４やＢｉ２Ｏ３やＣｏＯが添加されていない酸化物磁性材料よりも、磁気特性を良好にできる。
【００６４】
なお、上記した各添加物の制限量は、いずれも以下のように求めた。添加物の添加量をいろいろ変化させて形成した材料の磁気特性や抵抗や密度を測定し、上記の添加物を添加しなかった酸化物磁性材料よりも添加物を添加する手間をかけた分の効果があると思われる範囲内の添加量を本実施の形態の構成とした。
【００６５】
したがって、上記した制限量よりもいずれかの添加物の添加する量が下回ると、上記添加物が添加されていない酸化物磁性材料と比べて、添加物を添加した効果が実用上意味の無い程度にしか示されない。また、上記した制限量よりもいずれかの添加物の添加する量が多くなると、主成分とする六方晶フェライトの構造がとれず所望の磁気特性が得られなくなってしまう。そこで、添加する添加量の上限や下限を上記のように設定した。
【００６６】
【発明の効果】
以上のように、本発明では、請求項１のように仮焼後にＭｎ3Ｏ4を添付したことで、Ｍｎ3Ｏ4が添加されていない酸化物磁性材料よりも、比抵抗が高くなり、絶縁性が向上する。また、添加量が少ない領域では、磁気特性も良好となる。
【００６７】
また、請求項２のように、仮焼後にＭｎ3Ｏ4とＣｏＯを添加することで構成成分にＣｏＯが含まれるので生成される酸化物磁性材料は、高透磁率としながらも比抵抗の高い酸化物磁性材料になる。
【００６８】
あるいは、請求項３のようにすると、仮焼後にＢｉ2Ｏ3を添加することにより、高密度で丈夫な構造を採ることができる。そして、Ｍｎ3Ｏ4も構成成分に含まれていることで、比抵抗の高い、高周波の磁気特性も優れた酸化物磁性材料となる。
【００６９】
さらに、請求項４のようにすると、上記した各効果が相乗的に発揮する。つまり、Ｂｉ2Ｏ3、Ｍｎ3Ｏ4、ＣｏＯが仮焼した六方晶フェライト原料に添加されることで、六方晶フェライトの欠点である焼成密度と抵抗値の低さを高周波の磁気特性を損なうことなく改善することができ、電子機器の高周波化に対応した磁性材料となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る酸化物磁性材料の製造方法の第１の実施の形態に含まれる添加物の制限量を求めるために行われた実験結果を示した図である。
【図２】本発明に係る酸化物磁性材料の製造方法の第１の実施の形態に含まれる添加物の制限量を求めるために行われた実験結果を示した図である。
【図３】本発明に係る酸化物磁性材料の製造方法の第１の実施の形態に含まれる添加物の制限量を求めるために行われた実験結果の一例を示す図である。
【図４】本発明に係る酸化物磁性材料の製造方法の第１の実施の形態と従来の酸化物磁性材料の周波数ごとの透磁率を示した図である。
【図５】本発明に係る酸化物磁性材料の製造方法の第２の実施の形態に含まれる添加物の制限量を求めるために行われた実験結果を示した図である。
【図６】本発明に係る酸化物磁性材料の製造方法の第２の実施の形態に含まれる添加物の制限量を求めるために行われた実験結果を示した図である。
【図７】本発明に係る酸化物磁性材料の製造方法の第３の実施の形態に含まれる添加物の制限量を求めるために行われた実験結果を示した図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、酸化物磁性材料の製造方法に関するもので、より具体的には六方晶フェライトを用いた酸化物磁性材料の製造方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高周波用のＥＭＩ用素子や、コイル等に使用される磁性材料としは、従来一般にスピネルフェライト（Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト）が用いられている。しかし、近年の機器の高速化に伴い、使用される周波数が高くなり、いままで使用されていたフェライトではノイズ対策が困難になってきている。
【０００３】
そこで、スピネル系の磁性材料に比べより高い周波数まで対応できる磁性材として六方晶フェライトが注目されており、特にプラナ型フェライトと呼ばれている六方晶フェライトは、高い周波数領域まで良好な磁気特性（高透磁率）を有する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、六方晶フェライトは高周波での透磁率は優れているものの、焼成体密度が低いため機械的強度の点で不充分となり、電子機器の表面実装部品として使いづらかった。
【０００５】
また、スピネルフェライトに比べて比抵抗が低いため、コイル製作時に絶縁のための対策をしなければならない場合があり、製作が面倒である。さらに、異相が発生しやすく、チップ材としたとき、銀電極のマイグレーションが発生するおそれもある。
【０００６】
本発明は、上記した背景に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、上記した問題を解決し、高周波での磁気特性に優れ、比抵抗が高く、丈夫な六方晶フェライトからなる酸化物磁性材料の製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明に係る酸化物磁性材料の製造方法では、１４〜２４ｍｏｌ％のＢａＯと、５５〜７５ｍｏｌ％のＦｅ2Ｏ3と、１〜３１ｍｏｌ％のＭｅＯ（Ｍｅは２価の金属イオン）を主成分とする六方晶フェライト原料に対し、仮焼後にＭｎ3Ｏ4と、Ｂｉ2Ｏ3と、ＣｏＯのうち少なくともＭｎ3Ｏ4を含む添加物を所定量添加し、本焼成するようにした。使用する添加物とその添加量の具体的な条件としては、以下のようになる。なお、ＢａＯとＦｅ2Ｏ3とＭｅＯ（Ｍｅは２価の金属イオン）の組成範囲を上記のように限定したのは、係る範囲が六方晶フェライト構造をとることができる範囲だからである。
【０００８】
１つの解決手段としては、０．０１〜３ｗｔ％のＭｎ３Ｏ４を添加するようにした（請求項１）。このように、六方晶フェライト原料を仮焼した後Ｍｎ３Ｏ４を添加してから焼成して酸化物磁性材料を形成すると、仮焼後にＭｎ３Ｏ４が添加しなかった通常の酸化物磁性材料よりも、比抵抗が高くなる。さらに、添加量が少ないと高周波の磁気特性を向上（透磁率のアップ）できる。
【０００９】
ここで、仮焼した六方晶フェライト原料にＭｎ３Ｏ４を微量でも添加すると、無添加のものに比べて比抵抗が上昇する。また、添加量が少ない領域では、透磁率が向上するという効果も期待できる。そこで、下限値を、添加量が十分制御可能な０．０１ｗｔ％とした。
【００１０】
一方、比抵抗は、添加量を多くするほど増加する。しかし、添加量が多すぎると、生成された酸化物磁性材料が六方晶フェライト単相にならず、磁気特性が悪くなることが確認されている。そこで、Ｍｎ３Ｏ４を添加する量の上限を、六方晶フェライトを維持できる３ｗｔ％とした。係る理由から、添加量を請求項１で規定するような範囲内とした。
【００１１】
また、別の解決手段としては、０．５〜２．５ｗｔ％のＭｎ３Ｏ４と、０．０１〜０．５ｗｔ％のＣｏＯを同時添加するようにした（請求項２）。このように、Ｍｎ３Ｏ４を添加した場合の作用効果は、請求項１に記載したとおりである。さらに、本発明では、ＣｏＯを添加することで比抵抗がさらに向上する。
【００１２】
ここで、仮焼した六方晶フェライト原料に添加されるＣｏＯの量が少な過ぎると、焼成された酸化物磁性材料にＣｏＯの作用が反映しにくくなるので下限値を０．０１ｗｔ％とした。また、あまりＣｏＯの添加量を多くすると、六方晶フェライトでなくなってしまう。そこで、上限値を六方晶フェライトを維持できる０．５ｗｔ％とした。
【００１３】
また、Ｍｎ３Ｏ４の上限値は、請求項１の単独添加のものに比べて小さくなっている。これは、ＣｏＯを所定量添加することにより、六方晶フェライト原料に対する添加量の総量が多くなると、最終的な燒結品が六方晶フェライトを構成しなくなるためである。そこで、ＣｏＯを添加する分だけ、Ｍｎ３Ｏ４の添加量の上限値も小さくした。
【００１４】
また、Ｍｎ３Ｏ４の添加量の下限値は、請求項１の構成と異なり０．５ｗｔ％としたが、これはＭｎ３Ｏ４添加による密度増加により、ＣｏＯ添加時の透磁率低下を防ぐためである。
【００１５】
さらに別の解決手段としては、０．１〜４ｗｔ％のＭｎ3Ｏ4と、０．１〜１．５ｗｔ％のＢｉ2Ｏ3を同時添加することである（請求項３）。このようにしても、製造された酸化物磁性材料は、請求項２により製造された酸化物磁性材料と同様な作用を示す。すなわち、六方晶フェライト原料にＭｎ3Ｏ4を添加して酸化物磁性材料を生成することでＭｎ3Ｏ4を添加していない酸化物磁性材料より高周波の磁気特性を向上させるとともに、比抵抗も高くすることができる。また、Ｂｉ2Ｏ3が添加されていることで、酸化物磁性材料の密度が向上し、強度が増す。
【００１６】
ここで、Ｂｉ２Ｏ３の添加量が少な過ぎる（０．１ｗｔ％未満）と、酸化物磁性材料の密度が小さく強度不足なる。また、添加量が多すぎる（１．５ｗｔ％より多い）と、六方晶フェライト構造がとれず、本来の磁気特性が得られない。そこで、上記した範囲に限定した。
【００１７】
また、Ｍｎ３Ｏ４を添加する量に上限や下限を設けているが、この上下限値が請求項１の構成におけるＭｎ３Ｏ４を添加する量の上限や下限と異なるのは、Ｍｎ３Ｏ４と同時にＢｉ２Ｏ３が添加されていることにより、生成される酸化物磁性材料の特性が違ってくることに起因する。
【００１８】
つまり、Ｍｎ３Ｏ４の上限値は、請求項１の単独添加のものに比べ大きくなっている。これは、Ｂｉ２Ｏ３を所定量添加することにより、焼結性が向上し、Ｍｎ３Ｏ４の添加量増加による磁気特性の低下を防止することが出来るからである。
【００１９】
また、Ｍｎ３Ｏ４の添加量の下限値は、請求項１の構成と異なり０．１ｗｔ％としたが、これは０．１ｗｔ％以下では、Ｂｉ２Ｏ３の影響が大きくＭｎ３Ｏ４を添加した効果が確認出来ないためである。
【００２０】
さらに別の解決手段としては、０．１〜３ｗｔ％のＭｎ3Ｏ4と、０．１〜１．５ｗｔ％のＢｉ2Ｏ3と、０．０１〜０．５ｗｔ％のＣｏＯを同時添加することである（請求項４）。このようにすることで、上記したＭｎ3Ｏ4，ＣｏＯ，Ｂｉ2Ｏ3を添加することによる作用効果が相乗的に発揮し、磁気特性が良好になるとともに、酸化物磁性材料の密度が向上して強度が増し、比抵抗が向上して絶縁性が高くなる。
【００２１】
そして、Ｂｉ2Ｏ3の添加量の制限は、請求項３におけるＢｉ2Ｏ3の添加する量の制限と同じ理由である。また、Ｍｎ3Ｏ4の添加量の下限値は、請求項３におけるそれと同様である。さらに、Ｍｎ3Ｏ4の添加量の上限値はＣｏＯを添加したことに応じて低下させている。これは、それ以上添加すると、六方晶フェライト構造がとれなくなるためである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る酸化物磁性材料の製造方法の第１の実施の形態を説明する。本形態の酸化物磁性材料は、ＢａＯとＦｅ2Ｏ3とＭｅＯ（Ｍｅは２価の金属イオン）を主成分とする六方晶フェライト原料を仮焼した後に、本発明の要部となる添加物を加えてから所定形状に成形し、最終的に焼成して形成されたものである。
【００２３】
具体的には、まず主成分として１４〜２４ｍｏｌ％のＢａＯと５５〜７５ｍｏｌ％のＦｅ２Ｏ３と１〜３１ｍｏｌ％のＭｅＯを主成分とする六方晶フェライト原料を秤量し、ボールミルにてこれらの材料を混合する。このＭｅＯとして、本形態では、ＣｏＯ、つまりＭｅがＣｏの例について示したが、Ｍｅは他の２価の金属イオンでも同等の作用効果が得られる。
【００２４】
混合した材料は所定の温度（例えば１１００から１２００度）にて空気中で一定時間（例えば２時間）仮焼成し、その後ボールミルにて湿式粉砕する。そして、この紛体に対し０．１〜４ｗｔ％のＭｎ３Ｏ４と０．１〜２ｗｔ％のＢｉ２Ｏ３を添加物として同時に加え、造粒した後リングに成形してから本焼成（例えば１１００度〜１３００度２時間）して形成する。
【００２５】
以下に、より具体的な製作手順を説明する。まず、７０．５９ｍｏｌ％のＢａＯと１７．６５ｍｏｌ％のＦｅ２Ｏ３と１１．７６ｍｏｌ％のＣｏＯを秤量し、ボールミルにてこれらの材料を湿式混合する。 混合された原料は、乾燥機で乾燥後、解砕し、整粒し六方晶フェライト原料を得る。なお、ＢａＯやＦｅ２Ｏ３やＭｅＯはあくまで六方晶フェライト原料の主成分であるので、これらの成分や後に添加する添加物の作用を損なうことがなければ上記以外の成分が六方晶フェライト原料に含まれていても構わない。
【００２６】
製造した六方晶フェライト原料を１２００度で仮焼する。この仮焼はバッチ炉で２時間行ったが、仮焼条件は適時変更して構わない。仮焼後は、ボールミルにて湿式粉砕を行う。粉砕完了後に、添加物としてＭｎ３Ｏ４とＢｉ２Ｏ３を六方晶フェライト原料に加え混合する。なお、添加物の添加量については後に説明する。ミキサー混合後に造粒を行うが、これにはポリビニル酢酸（ＰＶＡ）を加え練合し、その後、リング状に成形する。
【００２７】
所定形状に整えられたリングは焼成され酸化物磁性材料となる。焼成にはバッチ炉で大気中焼成を行うものとし、１１００度〜１３００度の範囲に保ちながら２時間行って完成させる。
【００２８】
そして、上記添加物の添加量を変えて各材料を製造し、製造された酸化物磁性材料の磁気特性や密度や抵抗を測定した。磁気特性の測定には、インピーダンスアナライザやネットワークアナライザを用いて透磁率―周波数特性を調べている。また、各酸化物磁性材料の抵抗は絶縁抵抗計にて測定し、密度は水中法で調べている。
【００２９】
添加物の添加量を変えて上記の製造プロセスにより各材料を製造し、製造された酸化物磁性材料の磁気特性や密度や抵抗を測定していくことで、六方晶フェライト原料にＭｎ３Ｏ４とＢｉ２Ｏ３を同時に添加するときの妥当な添加量の範囲を求めた。
【００３０】
結論として、Ｍｎ３Ｏ４の添加量は０．１〜４ｗｔ％の範囲とし、Ｂｉ２Ｏ３の添加量は０．１〜１．５ｗｔ％とするのが良いことがわかった。これは、Ｂｉ２Ｏ３やＭｎ３Ｏ４を同時に添加することで、Ｂｉ２Ｏ３とＭｎ３Ｏ４が同時に添加されていない酸化物磁性材料よりも酸化物磁性材料の磁気特性を良好に保ちつつその材料の密度や比抵抗を向上させられるからである。
【００３１】
また、Ｍｎ３Ｏ４の添加量が０．１ｗｔ％より少なかったり、Ｂｉ２Ｏ３の添加量が０．１ｗｔ％より少なかったりすると、酸化物磁性材料にこれらの添加物を添加した効果が得られない。
【００３２】
一方、Ｍｎ３Ｏ４の添加量が４ｗｔ％より多かったり、Ｂｉ２Ｏ３の添加量が１．５ｗｔ％より多かったりすると、六方晶フェライト構造とならず、係るフェライトが持つ磁気特性（高透磁率）が得られなくなってしまう。
【００３３】
そこで、酸化物磁性材料に添加する添加量の上限を上記のように制限した。このように、添加物の添加量の制限の絞り込みは以下に示すような実験を繰り返していくことで求めた。
【００３４】
図１は、Ｍｎ３Ｏ４の添加量を２ｗｔ％で固定し同時に添加するＢｉ２Ｏ３の添加量を変えて形成した各種の材料の１０ＭＨｚにおける透磁率や密度を測定した図である。実験をすることで、Ｂｉ２Ｏ３の添加量が増えるほどＭｎ３Ｏ４のみを添加した酸化物磁性材料よりも密度が向上し、添加量が約１ｗｔ％を超えると、密度の上昇は飽和する。
【００３５】
また、この酸化物磁性材料の透磁率に注目してみると、Ｂｉ２Ｏ３の添加量が１ｗｔ％までは徐々に増加し、１ｗｔ％を超えると減少傾向にある。そして、添加量が１．５ｗｔ％を超えると、六方晶フェライトにならなくなる。
【００３６】
一方、図２に示すように、Ｂｉ２Ｏ３の添加量を図１に示す実験結果で最も良好であった１ｗｔ％に固定し、同時に添加するＭｎ３Ｏ４の添加量を変えて形成した各種の材料の透磁率と密度を測定してみた。すると、同図に示すように、Ｍｎ３Ｏ４の添加量に関係なく透磁率はほぼ一定であり、酸化物磁性材料の密度は、Ｍｎ３Ｏ４の添加量が上昇するにつれて向上することがわかる。
【００３７】
また、図３に、本実施の形態の酸化物磁性材料の測定結果の主な数値と、比較例として仮焼後に添加物を添加せず（無添加）に焼成した酸化物磁性材料の測定結果を示した。比抵抗や密度が高いことが確認できる。
【００３８】
さらに、図４に、添加物の加えられていない酸化物磁性材料と、本実施の形態である酸化物磁性材料の周波数に対する複素透磁率（μ）を調べた結果を示している。ちなみに、本実施の形態である酸化物磁性材料に含まれるＢｉ２Ｏ３とＭｎ３Ｏ４のどちらの添加量も１ｗｔ％である。
【００３９】
同図に示すように、１０００ＭＨｚ以上の特に高めの高周波における複素透磁率は実数部（μ′），虚数部（μ″）のどちらのパラメータにおいても、本実施の形態が無添加の酸化物磁性材料よりも高い値を示している。
【００４０】
さらに、ここで特筆すべきことは、１０００ＭＨｚ以下、特に１００ＭＨｚ附近の周波数帯域においては、複素透磁率（μ）の虚数部（μ″）の値が、添加物の加えられていない酸化物磁性材料のものに比べて本実施の形態のものが非常に小さくなっていることがわかる。具体的には、９０ＭＨｚにおける測定では、本実施の形態の虚数部（μ″）の値が０．１６程度であるのに対し、無添加の酸化物磁性材料の虚数部（μ″）の値はいずれも０．６程度となる。
【００４１】
つまり、Ｂｉ２Ｏ３とＭｎ３Ｏ４を１ｗｔ％づつ仮焼後に添加して焼成された酸化物磁性材料は、従来の酸化物磁性材料に比べて、目的とする帯域（高周波）での透磁率だけを強くできる。従って、比較的高い１０００ＭＨｚ以上の高周波の電磁波だけを通過し、その他の周波数の信号を遮蔽する電波吸収体等の材料に適する。また、前述したように、Ｂｉ２Ｏ３を添加したことにより、密度も高くなるので強度的に丈夫な部材となっている。
【００４２】
このように、Ｍｎ３Ｏ４或いはＢｉ２Ｏ３のどちらか一方の添加量を固定し、もう一方の添加量を変化させながら酸化物磁性材料を複数形成し、それぞれの材料の磁気特性や抵抗や密度を測定していく作業を繰り返すことで、上記したようなＭｎ３Ｏ４やＢｉ２Ｏ３の添加する量の上限や下限を求めた。
【００４３】
なお、上記した実施の形態では、六方晶フェライト原料には含まれる２価の金属イオンとしてＣｏＯを用いているが、ＣｏＯに限らず、ＺｎやＣｕ等を用いても、上記の組成で六方晶フェライト原料を構成し、添加量を適時設定することで、同様の効果を得られるようになる。
【００４４】
以下、本発明に係る酸化物磁性材料の製造方法の第２の実施の形態を説明する。本実施の形態も第１の実施の形態と同様に、ＢａＯとＦｅ2Ｏ3とＭｅＯ（Ｍｅは２価の金属イオン）を主成分とする六方晶フェライト原料を仮焼した後に、添加物を加え、最終的に焼成して形成する。
【００４５】
本実施の形態と第１の実施の形態の違いは基本的に仮焼後に添加する添加物のみであり、製造方法等はすべて同一である。従って、係る酸化物磁性材料の製造方法については説明を省略し、以下に添加物をある特定範囲内の量だけ添加することによって得られる酸化物磁性材料の特徴や、その特徴を示す実験データの一部を示す。
【００４６】
係る酸化物磁性材料に含まれる添加物はＭｎ３Ｏ４とＣｏＯを同時添加したものとなっている。そして、本実施の形態に添加される添加物の制限量は、Ｍｎ３Ｏ４を０．５〜２．５ｗｔ％の範囲に制限し、ＣｏＯを０．０１〜０．５ｗｔ％の範囲に制限した。
【００４７】
このように主成分とする六方晶フェライト原料を仮焼した後に、所定の制限範囲内の量で添加物を加えて焼成された酸化物磁性材料は、Ｍｎ３Ｏ４とＣｏＯが添加されていない酸化物磁性材料よりも、高周波の磁気特性が良好であり、抵抗が高い酸化物磁性材料を形成できるようになる。なお、Ｍｎ３Ｏ４やＣｏＯを添加する制限量の設定は、第１の実施の形態と同様に添加量を変えて製作した各種の酸化物磁性材料の特徴を実験により見極めた上で決定した。
【００４８】
すなわち、例えば、Ｍｎ３Ｏ４の添加量が０．５ｗｔ％未満であったり、ＣｏＯの添加量が０．０１ｗｔ％未満であると、主成分である六方晶フェライト原料に加えられるこれらの添加物の作用の発現が弱すぎて、何も添加していない酸化物磁性材料と比べて実用上差が出ない。そこで、添加したことによる効果が生じる範囲ということで、上記のように添加する下限値を設定した。
【００４９】
また、Ｍｎ３Ｏ４の添加量が２．５ｗｔ％を超えたり、ＣｏＯの添加量が０．５ｗｔ％を超えてしまうと、形成される酸化物磁性材料の主成分である六方晶フェライトの構造が崩れすぎて所望の磁気特性が得られなくなってしまう。そこで、上記のように添加する量の上限を設定した。
【００５０】
以下に、Ｍｎ３Ｏ４とＣｏＯを添加した酸化物磁性材料の１０ＭＨｚ附近の高周波の透磁率や抵抗値を測定した実験結果の一部を示す。係る実験は、第１の実施の形態と同様の方法で測定されている。ＣｏＯの添加量を例えば０．５ｗｔ％に固定し、同時に添加するＭｎ３Ｏ４の添加量を変化（添加量０も含む）させて酸化物磁性材料を製造し、その透磁率と抵抗を測定した。すると、図５に示すような結果が得られた。
【００５１】
すると、Ｍｎ３Ｏ４の添加量が１ｗｔ％程度までは添加量の上昇に対応して透磁率も増え、その後はほぼ一定の値を保つことが確認できた。また、Ｍｎ３Ｏ４の添加量が増加されるにともなって、酸化物磁性材料の抵抗はＭｎ３Ｏ４が添加されなかった場合に比べて大きくなることがことがわかった。
【００５２】
一方、上記とは逆にＭｎ３Ｏ４の添加量を１ｗｔ％に固定し、同時に添加するＣｏＯの添加量を異ならせた場合の酸化物磁性材料を作製し、その時の透磁率と抵抗を測定した。すると、図６に示すような結果が得られた。
【００５３】
図から明らかなように、ＣｏＯの添加量が増えるにつれて、ＣｏＯを添加しなかった場合、つまり、Ｍｎ３Ｏ４が１ｗｔ％だけ添加されている状態よりも酸化物磁性材料の透磁率が下がり、抵抗が上昇するのが確認できた。抵抗の上昇は好ましいが、透磁率の低下は避けたい。そこで、ＣｏＯ無添加のときの７０％程度の低下で収まる０．５ｗｔ％を上限値とした。この上限値よりも添加量が多くなると、六方晶フェライト構造も得られない。
【００５４】
このように、Ｍｎ３Ｏ４或いはＣｏＯのどちらか一方の添加量を固定し、もう一方の添加量を変化させながら酸化物磁性材料を複数形成し、それぞれの特徴量を測定していくことで、Ｍｎ３Ｏ４やＣｏＯの添加する量の制限が求まった。
【００５５】
なお、本実施の形態と第１の実施の形態はどちらも添加物にＭｎ３Ｏ４が加えられているが、その添加する量の制限が異なるのは互いの酸化物磁性材料の磁気特性が他の添加物の影響で微妙に異なるからである。
【００５６】
以下、本発明の第３の実施の形態を説明する。本実施の形態も第１の実施の形態と同様に、ＢａＯとＦｅ2Ｏ3とＭｅＯ（Ｍｅは２価の金属イオン）を主成分とする六方晶フェライト原料を仮焼した後に、添加物を加え、最終的に焼成して形成するものである。
【００５７】
本実施の形態と上記各実施の形態の違いは基本的に添加物のみであり、製造方法等はすべて同一である。従って、係る酸化物磁性材料の製造方法については説明を省略し、以下に添加物をある特定範囲内の量だけ添加することによって得られる酸化物磁性材料の特徴や、その特徴を示す実験データの一部を示す。
【００５８】
係る酸化物磁性材料に含まれる添加物はＭｎ３Ｏ４のみである。そして、その添加量の制限を０．０１〜３ｗｔ％とした。このように主成分とする六方晶フェライト原料を仮焼した後に、添加物を加えて焼成された酸化物磁性材料は、Ｍｎ３Ｏ４が添加されていない酸化物磁性材料よりも、比抵抗が向上する。
【００５９】
そして、Ｍｎ３Ｏ４は、添加することにより、無添加のものに比べて上記効果が発揮する。また、Ｍｎ３Ｏ４の添加量が３ｗｔ％より多くなると、形成される酸化物磁性材料の主成分である六方晶フェライトの構造が崩れすぎて所望の磁気特性が得られなくなってしまう。そこで、添加する量を上記の範囲となるように設定した。
【００６０】
図７は、Ｍｎ３Ｏ４の添加量を変えて製作した材料の１０ＭＨｚ附近の高周波の透磁率や抵抗を測定した実験結果を示している。同図に示すように、仮焼された酸化物磁性材料に２ｗｔ％未満の範囲でＭｎ３Ｏ４を添加すると、Ｍｎ３Ｏ４が添加されていない酸化物材よりも高い透磁率を示した。そして、添加量が増えるにつれて、抵抗も上昇することがわかる。よって、絶縁性を考慮すると、Ｍｎ３Ｏ４の添加量を増やすほど好ましいが、透磁率を考慮すると、あまり入れ過ぎると六方晶フェライト構造が採れず、透磁率が低下する。そこで、仕様に応じて両者（透磁率・抵抗）のいずれを重要視するかを決定し、それに応じた添加量に設定する。
【００６１】
以下、本発明の第４の実施の形態を説明する。本実施の形態も第１の実施の形態と同様に、ＢａＯとＦｅ2Ｏ3とＭｅＯ（Ｍｅは２価の金属イオン）を主成分とする六方晶フェライト原料を仮焼した後に、添加物を加え、最終的に焼成して形成されたものである。
【００６２】
本実施の形態と第１の実施の形態の違いは基本的に添加物のみであり、製造方法等はすべて同一である。従って、係る酸化物磁性材料の製造方法については説明を省略し、以下に添加物をある特定範囲内の量だけ添加することによって得られる酸化物磁性材料の特徴のみを説明する。
【００６３】
係る酸化物磁性材料に含まれる添加物はＭｎ３Ｏ４とＢｉ２Ｏ３とＣｏＯである。そして、その添加する量の制限をＭｎ３Ｏ４は０．１〜３ｗｔ％とし、Ｂｉ２Ｏ３は０．１〜１．５ｗｔ％とし、ＣｏＯは０．０１〜０．５ｗｔ％とした。このように主成分とする六方晶フェライト原料を仮焼した後に、添加物を加えて焼成された酸化物磁性材料は、Ｍｎ３Ｏ４やＢｉ２Ｏ３やＣｏＯが添加されていない酸化物磁性材料よりも、磁気特性を良好にできる。
【００６４】
なお、上記した各添加物の制限量は、いずれも以下のように求めた。添加物の添加量をいろいろ変化させて形成した材料の磁気特性や抵抗や密度を測定し、上記の添加物を添加しなかった酸化物磁性材料よりも添加物を添加する手間をかけた分の効果があると思われる範囲内の添加量を本実施の形態の構成とした。
【００６５】
したがって、上記した制限量よりもいずれかの添加物の添加する量が下回ると、上記添加物が添加されていない酸化物磁性材料と比べて、添加物を添加した効果が実用上意味の無い程度にしか示されない。また、上記した制限量よりもいずれかの添加物の添加する量が多くなると、主成分とする六方晶フェライトの構造がとれず所望の磁気特性が得られなくなってしまう。そこで、添加する添加量の上限や下限を上記のように設定した。
【００６６】
【発明の効果】
以上のように、本発明では、請求項１のように仮焼後にＭｎ3Ｏ4を添付したことで、Ｍｎ3Ｏ4が添加されていない酸化物磁性材料よりも、比抵抗が高くなり、絶縁性が向上する。また、添加量が少ない領域では、磁気特性も良好となる。
【００６７】
また、請求項２のように、仮焼後にＭｎ3Ｏ4とＣｏＯを添加することで構成成分にＣｏＯが含まれるので生成される酸化物磁性材料は、高透磁率としながらも比抵抗の高い酸化物磁性材料になる。
【００６８】
あるいは、請求項３のようにすると、仮焼後にＢｉ2Ｏ3を添加することにより、高密度で丈夫な構造を採ることができる。そして、Ｍｎ3Ｏ4も構成成分に含まれていることで、比抵抗の高い、高周波の磁気特性も優れた酸化物磁性材料となる。
【００６９】
さらに、請求項４のようにすると、上記した各効果が相乗的に発揮する。つまり、Ｂｉ2Ｏ3、Ｍｎ3Ｏ4、ＣｏＯが仮焼した六方晶フェライト原料に添加されることで、六方晶フェライトの欠点である焼成密度と抵抗値の低さを高周波の磁気特性を損なうことなく改善することができ、電子機器の高周波化に対応した磁性材料となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る酸化物磁性材料の製造方法の第１の実施の形態に含まれる添加物の制限量を求めるために行われた実験結果を示した図である。
【図２】本発明に係る酸化物磁性材料の製造方法の第１の実施の形態に含まれる添加物の制限量を求めるために行われた実験結果を示した図である。
【図３】本発明に係る酸化物磁性材料の製造方法の第１の実施の形態に含まれる添加物の制限量を求めるために行われた実験結果の一例を示す図である。
【図４】本発明に係る酸化物磁性材料の製造方法の第１の実施の形態と従来の酸化物磁性材料の周波数ごとの透磁率を示した図である。
【図５】本発明に係る酸化物磁性材料の製造方法の第２の実施の形態に含まれる添加物の制限量を求めるために行われた実験結果を示した図である。
【図６】本発明に係る酸化物磁性材料の製造方法の第２の実施の形態に含まれる添加物の制限量を求めるために行われた実験結果を示した図である。
【図７】本発明に係る酸化物磁性材料の製造方法の第３の実施の形態に含まれる添加物の制限量を求めるために行われた実験結果を示した図である。
Claims (4)
- １４〜２４ｍｏｌ％のＢａＯと、５５〜７５ｍｏｌ％のＦｅ2Ｏ3と、１〜３１ｍｏｌ％のＭｅＯ（Ｍｅは２価の金属イオン）を主成分とする六方晶フェライト原料に対し、
仮焼後に０．０１〜３ｗｔ％のＭｎ3Ｏ4を添加し、焼成すること特徴とする酸化物磁性材料の製造方法。 - １４〜２４ｍｏｌ％のＢａＯと、５５〜７５ｍｏｌ％のＦｅ2Ｏ3と、１〜３１ｍｏｌ％のＭｅＯ（Ｍｅは２価の金属イオン）を主成分とする六方晶フェライト原料に対し、
仮焼後に０．５〜２．５ｗｔ％のＭｎ3Ｏ4と、０．０１〜０．５ｗｔ％のＣｏＯを同時添加し、焼成することを特徴とする酸化物磁性材料の製造方法。 - １４〜２４ｍｏｌ％のＢａＯと、５５〜７５ｍｏｌ％のＦｅ2Ｏ3と、１〜３１ｍｏｌ％のＭｅＯ（Ｍｅは２価の金属イオン）を主成分とする六方晶フェライト原料に対し、
仮焼後に０．１〜４ｗｔ％のＭｎ3Ｏ4と、０．１〜１．５ｗｔ％のＢｉ2Ｏ3を同時添加し、焼成することを特徴とする酸化物磁性材料の製造方法。 - １４〜２４ｍｏｌ％のＢａＯと、５５〜７５ｍｏｌ％のＦｅ2Ｏ3と、１〜３１ｍｏｌ％のＭｅＯ（Ｍｅは２価の金属イオン）を主成分とする六方晶フェライト原料に対し、
仮焼後に０．１〜３ｗｔ％のＭｎ3Ｏ4と、０．１〜１．５ｗｔ％のＢｉ2Ｏ3と、０．０１〜０．５ｗｔ％のＣｏＯを同時添加し、焼成することを特徴とする酸化物磁性材料の製造方法。
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