JP3550247B2

JP3550247B2 - フェライト材料

Info

Publication number: JP3550247B2
Application number: JP07290396A
Authority: JP
Inventors: 俊孝藏本; 千里石田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1996-03-27
Filing date: 1996-03-27
Publication date: 2004-08-04
Anticipated expiration: 2016-03-27
Also published as: JPH09263443A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波領域での損失が小さく、樹脂封止時の封止圧によるインダクタンスやＱ値の低下の小さいフェライト材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
フェライト材料はインダクター素子等として広く使用されている。特にマルチメディアの発展に伴い、高周波領域で使えるＱ値の高いフェライトを用いたチップインダクターの必要性は増すばかりである。
【０００３】
ところで、チップインダクターはフェライトコアに巻き線を施した後、樹脂封止されるが、この時の封止圧によってインダクタンスＬが変化する。しかし、樹脂の封止圧はばらつくために、封止後のインダクタンスＬもばらつくことになる。そこで、封止圧の大きさにかかわらず、インダクタンスＬが変化しない（低磁歪）特性もチップインダクターには要求されるようになった。
【０００４】
そこで、これらの要求特性を満たすために、さまざまな組成のフェライト材料が提案されている（特開平６−１２００２１号、特開平６−６９０１９号公報等参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記低磁歪特性と、高Ｑ値の特性は相反する関係にあって、両者を同時に満足することはできなかった。
【０００６】
なぜなら、一般にフェライトに圧力を加えるとインダクタンスＬは低下する傾向があり、この変化率を０±２％程度の範囲に維持するためには、焼結体中にＦｅ_３Ｏ_４即ちＦｅＯ・Ｆｅ_２Ｏ_３を存在させれば良いことが知られている。しかし、Ｆｅ_３Ｏ_４の３価のＦｅイオンと、出発原料であるＦｅ_２Ｏ_３の２価のＦｅイオンの両方が一つの結晶中に存在すると高電子伝導度と低抵抗率の原因となり、高周波になるほど渦電流が増して高Ｑ値の特性とならないのである。
【０００７】
そこで、本発明は、高Ｑ値と低磁歪性の二つの特性を同時に満足するフェライト材料を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、主成分の組成比が、酸化物換算で３８〜４４モル％のＦｅ_２Ｏ_３と、４７〜５３モル％のＮｉＯと、０．１〜２モル％のＣｕＯと、５〜９モル％のＭｇＯからなり、これら主成分１００重量部に対して５〜９重量部のＢｉ_２Ｏ_３と、５〜９重量部のＳｉＯ_２と、０．５〜１．５重量部のＺｒＯ_２を添加したことを特徴とする。
【０００９】
即ち本発明のフェライト材料は、従来のＮｉ−Ｚｎ系フェライトから、ＺｎＯを実質的に含まないＮｉ系フェライトに主成分を変更するとともに、ＺｒＯ_２を添加したことを特徴とする。
【００１０】
そして、上記組成の本発明のフェライト材料は、焼結体中にＦｅ_３Ｏ_４が存在して、圧力が加わった際のインダクタンスＬの変化を０±２％程度の範囲内に維持することができる。しかも、添加したＺｒＯ_２が結晶粒界に存在することによって、抵抗率の低下を防止し、高周波領域において渦電流が増加することを防止することができる。その結果、低磁歪特性と高Ｑ値特性の両方を満足できるフェライト材を得られるのである。
【００１１】
ここで、主成分の組成比を上記範囲とした理由は以下の通りである。まず、Ｆｅ_２Ｏ_３が３８モル％未満では温度特性が悪くなるとともに磁歪も大きくなり、一方Ｆｅ_２Ｏ_３が４４モル％を超えるとＱ値が低下する。また、ＮｉＯが４７モル％未満ではＱ値が低下し、５３モル％を超えると磁歪が悪くなる。さらに、ＣｕＯは焼結性を向上させるためのものであるが、２モル％を超えると温度特性が悪くなり、ＭｇＯが５モル％未満または９モル％を超えるとＱ値が低下してしまう。
【００１２】
また、添加成分を上記範囲とした理由は以下の通りである。まず、Ｂｉ_２Ｏ_３が５重量部未満では焼結性が悪くなり、９重量部以上では磁歪が悪くなる。ＳｉＯ_２が５重量部未満では磁歪が悪くなり、９重量部を超えるとＱ値が低くなる。ＺｒＯ_２が０．５重量部ではＱ値を向上させる効果に乏しく、１．５重量部を超えると磁歪が大きくなる。
【００１３】
さらに、上記主成分及び添加成分以外の成分としては、ＺｎＯ，ＣａＯ，Ｃｒ_２Ｏ_３，ＭｎＯ，ＣｏＯ等を合計で主成分１００重量部に対して０．７重量部以下含んでいても良い。このように、本発明ではＺｎＯは実質的に含んでおらず、含んでいても不純物程度である。
【００１４】
また、本発明のフェライト材料において、平均結晶粒径は５μｍ以下、好適には１μｍ以下とする。これは、平均結晶粒径を小さくすることによって結晶粒界を多くし、上述した抵抗率の低下を防止する効果を高めるためである。
【００１５】
以上のような本発明のフェライト材料の製造方法は、上記組成範囲となるように各原料を調合し、ボールミル等で粉砕混合した後、スプレードライヤー等で造粒し、得られた粉体をプレス成形によって所定形状に成形し、必要に応じて切削加工を施した後、１０５０〜１１５０℃の範囲で焼成することによって得ることができる。
【００１６】
そして、上記本発明のフェライト材料は高周波用チップインダクターとして好適に使用することができる。
【００１７】
【実施例】
以下本発明の実施例を説明する。
【００１８】
Ｆｅ_２Ｏ_３、ＮｉＯ、ＣｕＯ、ＭｇＯの主成分を表１に示す割合となるように秤量し、振動ミルにて混合した後８００〜９００℃で仮焼した。この仮焼粉末１００重量部に対し、Ｂｉ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＺｒＯ_２を表１に示す割合で添加し、ボールミルにて粉砕し、バインダーを加えて造粒した後、トロイダルコア及び角柱状コアの形状に成形し、９５０〜１１５０℃で焼成した。なお、角柱状コアは研削加工して３×３×１５ｍｍの寸法とした。
【００１９】
得られたトロイダルコアに、直径０．２ｍｍの被膜銅線を巻いて、透磁率μ、ｔａｎδ／μ、温度係数を測定し、角柱状コアから磁歪特性を測定した。なお、ｔａｎδ／μは８０ＭＨｚで測定し、温度係数はΔμ／（μ・ΔＴ）×１０^６により求めた。また磁歪特性は５ｋｇ／ｍｍ^２の応力を加えた時のΔＬ／Ｌ×１００により求めた。これらの結果は表２に示す通りである。
【００２０】
この結果より、組成が本発明の範囲外のものは、ｔａｎδ／μが２５００を超えて損失が大きい（Ｑ値が低い）ために高周波材としては使えなかったり（Ｎｏ．５、１０、１３、２１、２２）、温度係数が０±２００ｐｐｍ／℃の範囲を超えて使用不能であったり（Ｎｏ．２、９）、磁歪が０±２％の範囲を超えて低磁歪材（抗力材）としては使用できない（Ｎｏ．６、１４、１７、１８）ものであった。
【００２１】
これらに対し、本発明の範囲内のものは、ｔａｎδ／μが２５００以下（Ｑ値が高い）、温度係数が０±２００ｐｐｍ／℃の範囲内、磁歪が０±２％の範囲内と、いずれも実用的な範囲とすることができた。
【００２２】
【表１】

【００２３】
【表２】

【００２４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、主成分の組成比が、酸化物換算で３８〜４４モル％のＦｅ_２Ｏ_３と、４７〜５３モル％のＮｉＯと、０．１〜２モル％のＣｕＯと、５〜９モル％のＭｇＯからなり、これら主成分１００重量部に対して５〜９重量部のＢｉ_２Ｏ_３と、５〜９重量部のＳｉＯ_２と、０．５〜１．５重量部のＺｒＯ_２を添加したことによって、高周波においてＱ値が高く、温度特性に優れ、低磁歪のフェライト材を得ることができる。そのため、本発明のフェライト材でフェライトコアを形成すれば、樹脂モールド時に封止圧が加わってもインダクタンスＬの変動が小さく、温度特性も優れ、高Ｑ値の特性を持ったチップインダクターを得ることができる。

Claims

主成分の組成比が、酸化物換算で３８〜４４モル％のＦｅ_２Ｏ_３と、４７〜５３モル％のＮｉＯと、０．１〜２モル％のＣｕＯと、５〜９モル％のＭｇＯからなり、これら主成分１００重量部に対して５〜９重量部のＢｉ_２Ｏ_３と、５〜９重量部のＳｉＯ_２と、０．５〜１．５重量部のＺｒＯ_２を添加してなるフェライト材料。