JP3953800B2

JP3953800B2 - 高周波用磁性材料

Info

Publication number: JP3953800B2
Application number: JP2001374308A
Authority: JP
Inventors: 修木村; 佳隆村上
Original assignee: Toko Inc
Current assignee: Toko Inc
Priority date: 2001-12-07
Filing date: 2001-12-07
Publication date: 2007-08-08
Anticipated expiration: 2021-12-07
Also published as: JP2003173908A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波用磁性材料に係るもので、特に100ＭＨｚ以上の高周波領域において使用するインダクタやインピーダンス素子等の電子部品に用いるのに適した高周波用磁性材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報・通信分野ではＧＨｚ帯といった高周波帯域を使用する電子機器が実用化されつつあり、この様な電子機器に用いられる電子部品もその使用される範囲が高周波領域に広がりつつある。
従来、高周波コイルでは、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトが主として用いられていた。しかしながら、この様な材料で形成された高周波コイルは、周波数が高くなると損失が増加すると共に、スネークの周波数限界線よりも高い周波数ではインダクタとして機能しなくなるという問題があり、高周波領域で用いることができなかった。そのため、従来の高周波コイルは、高周波領域で用いる場合、非磁性体を用いて空心コイルを構成しているが、透磁率が磁性体よりも低いために、高いインダクタンスやＱを得ることが困難となる。
【０００３】
また、コンピューター等の電子機器においては、年々、信号の処理速度が高速化され、これら高周波帯域の信号を扱う電子機器から発生するノイズが問題になってきている。そこで、この様なノイズを除去するために、これら電子機器の信号ラインにインピーダンス素子が挿入されている。しかしながら、従来のインピーダンス素子は、主にＮｉ−Ｚｎ系フェライトで形成されているので、スネークの周波数限界線によって損失が最高となる周波数（10ＭＨｚから100ＭＨｚ）以下の周波数帯域ではノイズのみを除去することが可能であるが、前述の様な高周波帯域では必要な伝送信号まで除去されてしまい、電子機器が誤動作を起こす原因となるという問題がある。従って、従来のインピーダンス素子は、前述の様な高周波帯域の信号を扱う電子機器の信号ラインに挿入することができなかった。
【０００４】
この様な状況の中、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトのスネークの周波数限界線よりも高い周波数においてもその透磁率を維持でき、損失が最高となる周波数がＮｉ−Ｚｎ系フェライトよりも高い材料として、マグネトプラムバイト構造を有する六方晶フェライトの一種であるフェロックスプレーナが注目されている。この材料は、プラナー型の異方性磁界を有していることから、そのスネークの周波数限界線をＮｉ−Ｚｎ系フェライトよりも高くすることができる。そのため、この材料を用いた電子部品が実用化されつつある。
一方、最近の電子機器の多機能化に伴い、電子部品の使用環境も多様化しており、様々な環境で使用することができる電子部品が望まれている。例えば、コンピュータ機器においては、最近のクロック周波数の高周波化に伴って、ＣＰＵの発熱が100℃近い温度となる。そのため、その周辺に実装された電子部品は、この発熱の影響を受けて特性が著しく劣化する恐れがある。また、電子機器を寒冷地等温度の低い場所で使用する場合、電子部品は低温下に置かれることになり、特性が著しく劣化する恐れがある。この様に電子部品の置かれる環境はインダクタを例にとって見れば−25〜85℃程度というような常温を含むかなり広い温度範囲にわたり、この様な広い温度範囲で特性の変動の少ない電子部品が望まれている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、フェロックスプレーナの一種である亜鉛−バリウム−鉄系フェライトの組成を改良して、従来のものよりも広い温度範囲で電子部品の特性の変動を小さくすることができる高周波用磁性材料を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、六方晶の磁性材料、すなわちフェロックスプレーナ系磁性材料である亜鉛−バリウム−鉄系フェライトの亜鉛の一部を銅で置換し、バリウムの一部をストロンチウムで置換することにより、上記の課題を解決するものである。
【０００７】
すなわち、本発明による高周波用磁性材料は、一般式２（Ｚｎ_0.5Ｃｕ_0.5）Ｏ・２（Ｂａ_1-xＳｒ_x）Ｏ・５．５Ｆｅ₂Ｏ₃
で表される組成（ｘはモル比）において
０＜ｘ≦０．６
であることに特徴を有するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
亜鉛−バリウム−鉄系フェライト（一般式：２ＺｎＯ・２ＢａＯ・６Ｆｅ₂Ｏ₃）において亜鉛の一部を銅で置換し、バリウムの一部をストロンチウムで置換することにより、広い温度範囲で温度係数を小さくすることができる。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
まず、本発明による高周波用磁性材料の製造方法について説明する。ＺｎＯ、ＣｕＯ、ＢａＣＯ₃、ＳｒＣＯ₃、Ｆｅ₂Ｏ₃の原料粉末を所定の組成となるように秤量し、ボールミル等を用いて所定時間混合した。これらの混合粉末を1000℃以上の温度で仮焼し、この仮焼物をボールミル等を用いて所定時間粉砕した。これに、バインダー等を加えて成形し、フェロックスプレナー系化合物になるように焼成して本発明による材料を得た。
【００１０】
本発明による高周波用磁性材料の特性の評価は、焼成前の寸法で外径25ｍｍ、内径18ｍｍ、厚さ５ｍｍのトロイダルコアを成形・焼成し、このコアに、絶縁処理を施した銅線をコア上に均一になる様に所定回数巻いた上で、自己共振の影響を受けない一定のインダクタンス値を保持できる周波数において温度を変えた時のその値を測定して行った。測定温度は、−40℃、−25℃、常温（20℃）、85℃、125℃とした。
【００１１】
図１は、測定温度ごとにストロンチウムの置換量を変えたサンプルのインダクタンス値を測定し、常温を基準にしたインダクタンス値の変化率を絶対値で示したものである。横軸にストロンチウムの置換量、縦軸に常温のインダクタンス値に対するインダクタンス値の変化率の絶対値を示している。
１は測定温度を85℃としたときの常温を基準にしたインダクタンス値の変化率を示す。ストロンチウムの置換量が0（すなわち、バリウムがストロンチウムで置換されていない従来のもの）のインダクタンス値の変化率が28.42％であったが、ストロンチウムの置換量を0.1とすると変化率が27.9％、ストロンチウムの置換量を0.2とすると変化率が8.52％と小さくなり、ストロンチウムの置換量が0.6のときに変化率が3.01％と最低になった。
２は測定温度を125℃としたときの常温を基準にしたインダクタンス値の変化率を示す。ストロンチウムの置換量が0（すなわち、バリウムがストロンチウムで置換されていない従来のもの）のインダクタンス値の変化率が50.88％であったが、ストロンチウムの置換量を0.1とすると変化率が47.16％、ストロンチウムの置換量を0.2とすると変化率が10.82％と小さくなり、ストロンチウムの置換量が0.6のときに変化率が2.54％と最低になった。
３は測定温度を−25℃としたときの常温を基準にしたインダクタンス値の変化率を示す。ストロンチウムの置換量が0（すなわち、バリウムがストロンチウムで置換されていない従来のもの）のインダクタンス値の変化率が−11.95％であったが、ストロンチウムの置換量を0.1とすると変化率が−11％、ストロンチウムの置換量を0.2とすると変化率が−3.40％と小さくなり、ストロンチウムの置換量が0.45のときに変化率が−1.63％と最低になった。
４は測定温度を−40℃としたときの常温を基準にしたインダクタンス値の変化率を示す。ストロンチウムの置換量が0（すなわち、バリウムがストロンチウムで置換されていない従来のもの）のインダクタンス値の変化率が−12.8％で、ストロンチウムの置換量を0.1とすると変化率が−13.5％と一度増加するが、その後ストロンチウムの置換量を0.2とすると変化率が−3.83％と小さくなり、ストロンチウムの置換量が0.45のときに変化率が−2.82％と最低になった。
【００１２】
この様に本発明のものは、常温よりも高い温度ではストロンチウムの置換量が0.3の時に一度増加するが、全体としてはストロンチウムの置換量が増加するごとに変化率が小さくなる傾向にあり、いずれの測定温度のものもストロンチウムの置換量が0.6のときに変化率が最低になった。また、常温よりも低い温度では、測定温度が−40℃におけるストロンチウムの置換量が0.1の時を除いて、ストロンチウムの置換量を増加させるにしたがって変化率が小さくなる傾向にあり、いずれの測定温度のものもストロンチウムの置換量が0.45のときに変化率が最低になった。従って、本発明のものは、ストロンチウムの置換量を調整することにより、インダクタの置かれる環境の−25〜85℃を含む−25〜125℃の温度範囲で温度係数を小さくできる。
【００１３】
上記の様に、ストロンチウムの置換量が０＜ｘ≦0.6の範囲、好ましくは０＜ｘ＜0.6の範囲、さらに好ましくは0.1≦ｘ≦0.6の範囲、より好ましくは0.2≦ｘ≦0.6の範囲で温度係数の小さい磁性材料が得られた。
【００１４】
【発明の効果】
本発明によれば、広い温度範囲で温度係数を小さくでき、これによって従来のものよりも広い温度範囲で電子部品の特性の変動を小さくできる磁性材料が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高周波用磁性材料の特性の説明図である。

Claims

一般式
２（Ｚｎ_0.5Ｃｕ_0.5）Ｏ・２（Ｂａ_1-xＳｒ_x）Ｏ・５．５Ｆｅ₂Ｏ₃
で表される組成（ｘはモル比）において
０＜ｘ≦０．６
であることを特徴とする高周波用磁性材料。
一般式
２（Ｚｎ_0.5Ｃｕ_0.5）Ｏ・２（Ｂａ_1-xＳｒ_x）Ｏ・５．５Ｆｅ₂Ｏ₃
で表される組成（ｘはモル比）において
０＜ｘ≦０．６
であることを特徴とする高周波インダクタ用磁性材料。
一般式
２（Ｚｎ_0.5Ｃｕ_0.5）Ｏ・２（Ｂａ_1-xＳｒ_x）Ｏ・５．５Ｆｅ₂Ｏ₃
で表される組成（ｘはモル比）において
０＜ｘ≦０．６
であることを特徴とする高周波インピーダンス素子用磁性材料。