JP4034534B2 - 高周波用磁性材料 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波用の磁性材料に係るもので、数ＭＨｚから数ＧＨｚ帯の周波領域において使用するインダクター素子やノイズ除去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】
高周波コイルやトランスに用いられる磁性コア、積層型チップ部品、ノイズ除去素子においては、各種のフェライト焼結体が用いられている。近年、これらのインダクター素子やノイズ除去素子等の電子部品の使用される範囲が数百ＭＨｚから数ＧＨｚ帯といった高周波領域に広がりつつあり、この様な高周波領域で使用可能な磁性材料が要求されている。
従来、インダクター素子にはＮｉ−Ｚｎ系フェライトが主として用いられているが、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ー素子として機能しなくなるという問題があり、このような高周波領域で用いることができなかった。そのため、従来のインダクター素子は、このような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を得ることが困難となる。
【０００３】
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るフェロックスプレーナ系の磁性材料をこれら電子部品に用いることが検討されている。しかしながら、フェロックスプレーナ系の磁性材料は、その焼成過程における六方晶構造の不安定さにより高い透磁率を得ることが困難であり、この様な高周波領域に用いられる電子部品においてはいまだ実用化されていない。また、高い透磁率を得るために、磁場配向、ホットプレス等の方策が検討されているが、特殊な装置や特別な工程が必要となり、製造コストが上昇するという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、磁場配向やホットプレス等の特殊な装置や特別な工程を用いることなく、高周波領域における透磁率の高い高周波用磁性材料を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、六方晶構造の磁性材料、すなわちフェロックスプレーナ系磁性材料の組成を改良することによって、上記の課題を解決するものである。
すなわち、本発明の高周波用磁性材料は、一般組成式
Ｂａ３Ｃｏ２ＭｘＦｅ２４−ｘＯ４１
で表され、ＭがＧｄであり、0.0075≦ｘ≦0.7であることに特徴を有するものである。
【０００６】
また、本発明の高周波用磁性材料は、一般組成式
Ｂａ３Ｃｏ２ＭｘＦｅ２４−ｘＯ４１
で表され、ＭがＤｙであり、0.01≦ｘ≦0.8であることに特徴を有するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の高周波用磁性材料は、フェロックスプレーナの一種であるＢａ３Ｃｏ２Ｆｅ２４Ｏ４１において鉄を３価の希土類元素のＧｄ又はＤｙで置換することにより、高周波領域における透磁率を向上させることができる。また、本発明の高周波用磁性材料は、従来の様に特殊な装置や特殊な工程を必要としない通常の粉末冶金法の製造工程で得ることができる。
【０００８】
【実施例】
以下、本発明の高周波用磁性材料を図面を参照して説明する。
図１は、Ｂａ３Ｃｏ２ＧｄｘＦｅ２４−ｘＯ４１の式で表される本発明の高周波用磁性材料の測定周波数100ＭＨｚにおける透磁率の置換量ｘ依存性を示す。縦軸が透磁率、横軸が置換量ｘを示している。
この高周波用磁性材料は以下の様にして得た。まず、各原料酸化物をＢａ３Ｃｏ２ＧｄｘＦｅ２４−ｘＯ４１の式で表される組成となるように秤量し、ボールミルで湿式混合を行い、乾燥して原料混合粉を得た。次に、この原料混合粉を大気中において1300℃で仮焼し、その後ボールミルにより20時間湿式粉砕を行い、乾燥した。この仮焼粉砕粉を造粒し、プレス成型により外径8ｍｍ、内径3.7ｍｍ、高さ3ｍｍのトロイダル状に成形し、大気中において1275℃で2時間焼成してトロイダルコアを得た。この高周波用磁性材料の測定周波数は100ＭＨｚとした。図１から明らかなように、Ｇｄの置換量ｘが０（すなわち、鉄がＧｄで置換されていない従来のもの）の試料の透磁率が15.1であったが、Ｇｄの置換量ｘを0.005とすると透磁率が15.5、Ｇｄの置換量ｘを0.0075とすると透磁率が16.8と増加し、Ｇｄの置換量ｘを0.1とすると透磁率が22.6と最高になった。Ｇｄの置換量ｘが0.1を超えると透磁率は減少傾向を示し、Ｇｄの置換量ｘが0.7になると透磁率が15.6、Ｇｄの置換量ｘが1.0になると透磁率が10.4とＧｄの置換量ｘが増加すると透磁率は減少する。
図２及び図３は、それぞれＧｄの置換量ｘが0.1の試料のトロイダルコアの表面及び破断面のＳＥＭ像を示している。このＳＥＭ像によれば、本発明の高周波用磁性材料は、結晶粒子が配向されていないにも係らず、従来のものよりも透磁率が増加しており、鉄をＧｄで置換することによって透磁率が向上することが確認できた。
【０００９】
上記のように、Ｂａ３Ｃｏ２ＧｄｘＦｅ２４−ｘＯ４１の式で表される本発明の高周波用磁性材料においては、Ｇｄの置換量ｘが0.005では透磁率が十分に向上しておらず、Ｇｄの置換量ｘが１では従来のものの透磁率よりも低くなるので、Ｇｄの置換量ｘが0.0075以上0.7以下の範囲で、高周波領域における特性の良好な磁性材料が得られる。
【００１０】
図４は、Ｂａ３Ｃｏ２ＤｙｘＦｅ２４−ｘＯ４１の式で表される本発明の高周波用磁性材料の測定周波数100ＭＨｚにおける透磁率の置換量ｘ依存性を示す。縦軸が透磁率、横軸が置換量ｘを示している。
この高周波用磁性材料は以下の様にして得た。まず、各原料酸化物をＢａ３Ｃｏ２ＤｙｘＦｅ２４−ｘＯ４１の式で表される組成となるように秤量し、ボールミルで湿式混合を行い、乾燥して原料混合粉を得た。次に、この原料混合粉を大気中において1300℃で仮焼し、その後ボールミルにより20時間湿式粉砕を行い、乾燥した。この仮焼粉砕粉を造粒し、プレス成型により外径8ｍｍ、内径3.7ｍｍ、高さ3ｍｍのトロイダル状に成形し、大気中において1275℃で2時間焼成してトロイダルコアを得た。この高周波用磁性材料の測定周波数は100ＭＨｚとした。
図４から明らかなように、Ｄｙの置換量ｘが０（すなわち、鉄がＤｙで置換されていない従来のもの）の試料の透磁率が15.1であったが、Ｄｙの置換量ｘを0.005とすると透磁率が15.5、Ｄｙの置換量ｘを0.01とすると透磁率が17.1と増加し、Ｄｙの置換量ｘを0.3とすると透磁率が21.8と最高になった。Ｄｙの置換量ｘが0.3を超えると透磁率は減少傾向を示し、Ｄｙの置換量ｘが0.8とすると透磁率が15.6、Ｄｙの置換量ｘが1.0となると透磁率が9.9とＤｙの置換量ｘが増加すると透磁率は減少する。
【００１１】
上記のように、Ｂａ３Ｃｏ２ＤｙｘＦｅ２４−ｘＯ４１の式で表される本発明の高周波用磁性材料においては、Ｄｙの置換量ｘが0.005では透磁率が十分に向上しておらず、Ｄｙの置換量ｘが１では従来のものの透磁率よりも低くなるので、Ｄｙの置換量ｘが0.01以上0.8以下の範囲で、高周波領域における特性の良好な磁性材料が得られる。
【００１２】
【発明の効果】
本発明によれば、フェロックスプレーナ系磁性材料の鉄元素を、特異な磁気異方性を有する希土類元素であるＧｄ又はＤｙで置換しているので、高周波領域において、透磁率の大きい磁性材料を得ることが可能となる。また、本発明の高周波用磁性材料をインダクター素子に用いた場合、高周波領域において高いインダクタンス値を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の高周波用磁性材料の第１の実施例の特性の説明図である。
【図２】 本発明の高周波用磁性材料の第１の実施例における試料のトロイダルコアの表面のＳＥＭ写真である。
【図３】 本発明の高周波用磁性材料の第１の実施例における試料のトロイダルコアの破断面のＳＥＭ写真である。
【図４】 本発明の高周波用磁性材料の第２の実施例の特性の説明図である。
Claims (2)
- 一般組成式
Ｂａ３Ｃｏ２ＭｘＦｅ２４−ｘＯ４１
で表され、ＭがＧｄであり、
0.0075≦ｘ≦0.7
であることを特徴とする高周波用磁性材料。 - 一般組成式
Ｂａ３Ｃｏ２ＭｘＦｅ２４−ｘＯ４１
で表され、ＭがＤｙであり、
0.01≦ｘ≦0.8
であることを特徴とする高周波用磁性材料。
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