JP4293936B2 - Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト部材 - Google Patents

Description

本発明は、コイル及びトランスのコアに用いるのに好適なＭｎ−Ｚｎ系フェライト部材に関し、特に低損失かつ高い耐電圧（以下、耐圧）及び優れた磁気特性を示し、加えて高い量産性を有する小型低背のパワー用のコイル及びトランスのコアに最適なＭｎ−Ｚｎ系フェライト部材に関するものである。

従来、小型低背パワーデバイス用のコアにはＮｉ−Ｚｎ系フェライトを用いて直接巻き線及び端子電極を形成するか、もしくは絶縁性のボビンとＭｎ−Ｚｎ系フェライトを組み合わせたものが使用されていた。前者は小型化が可能であるが、損失が大きくまた磁気特性が劣り、たとえば直流重畳特性が不足する等の問題があった。後者は損失が小さく、磁気特性に優れ、例えば優れた直流重畳特性を有するコイルを構成することが可能であるが、コアの抵抗が小さいために絶縁性のボビンと組み合わせて使用する必要がある。このために小型化は難しい。

上記の事実をふまえて磁気特性に優れ、低損失かつ小型化可能なコアが種々提案されている。
例えば、特公平２−６００７３号公報（特許文献１）には、特定の組成のＭｎ−Ｚｎ系フェライトを高温酸化雰囲気中において酸化することにより、表面に高電気抵抗層を形成する技術が開示されている。ところが、特許文献１のＭｎ−Ｚｎ系フェライトの材料組成は、ＺｎＯ：１４．６〜２９．８ｍｏｌ％（１０〜２０重量％）、ＭｎＯ：１７．１〜３３．４ｍｏｌ％（１０〜２０重量％）となっており、所謂高μ組成であり飽和磁束密度（Ｂｓ）及び直流重畳特性が劣る。

特開平６−２９５８１２号公報（特許文献２）にも、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト（Ｆｅ₂Ｏ₃：５０〜５６ｍｏｌ％、ＺｎＯ：５〜２５ｍｏｌ％、残部ＭｎＯ（１９〜４５ｍｏｌ％））の表面を酸化して高抵抗層を形成する技術が開示されている。しかし、特許文献２により得られるＭｎ−Ｚｎ系フェライト部材は、表面層の抵抗が１×１０ ³ Ωｍ未満と小さく十分な耐圧がとれない。特許文献２は、焼成後の冷却過程における７００〜４００℃の温度範囲で空気を導入して酸化処理している。この酸化処理中に空気を導入しているために酸化処理中に雰囲気の温度が低下し、酸化が十分に進行しないことが表面の抵抗が十分に向上しない原因と解される。

特開平５−２７５２２５号公報（特許文献３）にも、同じくＭｎ−Ｚｎ系フェライトの表面を酸化して高抵抗層を形成する技術が開示されている。特許文献３は、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト粉末からなるプレス成形体を焼成した後、空気雰囲気中で、６００〜８００℃にて表面酸化処理を行っている。
特許文献３で得られたＭｎ−Ｚｎ系フェライトコアは、表面から５０μｍの深さの抵抗値が表面から２００μｍの深さの抵抗値の１０倍以上の値を示すように、酸化が焼成体内部まで進行している。そのため、耐圧は大きいが損失が大幅に増加する。

特許第３１０８８０３号公報（特許文献４）には、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトの組成を鉄プア（ｐｏｏｒ）側に振って、添加剤を調整することによりコア全体の体積抵抗率を増大する方法が開示されている。しかし、この方法では、耐圧は十分大きいものの鉄がプアな組成のため、損失が大幅に増加し、さらに磁気特性がＮｉ−Ｚｎ系フェライトと同等まで劣化する。

特開平６−２８３３５７号公報（特許文献５）にはコア表面に無機高抵抗被膜を形成する技術が、また、特開平５−３３５１５６号公報（特許文献６）にはコア表面に有機高抵抗被膜を形成する技術が開示されている。これらの技術によれば、コアの損失を下げ、かつ高耐圧及び高磁気特性を実現できるものの、被膜形成工程が煩雑で量産性に劣る。

特公平２−６００７３号公報 特開平６−２９５８１２号公報 特開平５−２７５２２５号公報 特許第３１０８８０３号公報 特開平６−２８３３５７号公報 特開平５−３３５１５６号公報

本発明は、以上のような技術的課題に基づいてなされたもので、量産性に優れ、高耐圧、低損失、かつ優れた直流重畳特性を有するＭｎ−Ｚｎ系フェライト部材及びそれを用いたコアを提供することを目的とする。

量産性に優れる酸化処理を用いて種々の抵抗挙動を示す表層部を有するＭｎ−Ｚｎ系フェライト部材を製造して検討したところ、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト部材の表面から５０μｍ程度の深さまでの抵抗が高ければ十分な耐圧がとれるとともに、それよりも内部の抵抗を低くすればコア損失の上昇を回避できることが判明した。すなわち本発明は、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト焼成体から構成される磁性体本体と、磁性体本体の表層に形成され、以下に定義するρ５がρ５≧２×１０^３Ωｍ、以下に定義するρ５０がρ５０≦０．５×１０^２Ωｍの特性を有する表層部と、を備えることを特徴とするＭｎ−Ｚｎ系フェライト部材により前記課題を解決した。
ρ５：（Ｒ０−Ｒ１）Ｓ／１０（Ωｍ）
ρ５０：（Ｒ２−Ｒ３）Ｓ／２０（Ωｍ）
Ｒ０（Ω）：測定試料Ａ（ただし、測定試料Ａは、当該Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト部材から採取された試料であって、平行に対向する第１の面及び第２の面を有しかつ第１の面及び第２の面の間が等断面積Ｓ（ｍｍ^２）の柱状体であり、第１の面は当該Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト部材において外部に露出した面、第２の面は当該Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト部材において外部に露出した面から１００μｍ以上離れた面とする）の第１の面の全面及び第２の面の全面に形成した電極間の抵抗値
Ｒ１（Ω）：測定試料Ａの第１の面を１０μｍ研磨した後に当該研磨面の全面及び第２の面の全面に各々形成した電極間の抵抗値
Ｒ２（Ω）：測定試料Ａの第１の面を４０μｍ研磨した後に当該研磨面の全面及び第２の面の全面に各々形成した電極間の抵抗値
Ｒ３（Ω）：測定試料Ａの第１の面を６０μｍ研磨した後に当該研磨面の全面及び第２の面の全面に各々形成した電極間の抵抗値

本発明のＭｎ−Ｚｎ系フェライト部材において、表層部はρ５≧４×１０^３Ωｍ、ρ５０≦１０Ωｍ、ρ５≧７００×ρ５０であることがより好ましい。このような抵抗特性を備えた本発明のＭｎ−Ｚｎ系フェライト部材は、高耐圧、低損失、かつ優れた直流重畳特性を有する。

本発明のＭｎ−Ｚｎ系フェライト部材において、以下で定義されるＲ５０、Ｒ２００が、Ｒ５０≦１５ｋΩ、かつＲ５０＜１０×Ｒ２００を満足することが好ましい。
測定試料Ｂ：１０ｍｍ×１０ｍｍ×１０ｍｍ（ただし、当該Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト部材から採取された立方体試料）
Ｒ５０：測定試料Ｂの第１の面を５０μｍ研磨しかつ第１の面に対向する第２の面の全面に電極を形成し、第１の面の中央及び電極の中央に接触面積が１ｍｍ^２の端子を接触して測定した抵抗値（ここで、測定試料Ｂにおける第１の面は当該Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト部材において外部に露出した面である）
Ｒ２００：測定試料Ｂの第１の面を２００μｍ研磨しかつ第１の面に対向する第２の面の全面に電極を形成し、第１の面の中央及び電極の中央に接触面積が１ｍｍ^２の端子を接触して測定した抵抗値

本発明のＭｎ−Ｚｎ系フェライト部材において、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト焼成体は、ＺｎＯ組成が１４ｍｏｌ％以下であることが好ましい。ＺｎＯが１４ｍｏｌ％を超えると、飽和磁束密度（Ｂｓ）及び直流重畳特性（Ｉｄｃ）の低下が見逃せなくなるからである。
また、本発明のＭｎ−Ｚｎ系フェライト部材において、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト焼成体の相対密度は９６％以上とすることが好ましい。相対密度が９６％未満の場合には、酸化が５０μｍあるいは１００μｍを超える深さの範囲にまで及んでしまいその領域の抵抗が高くなり、低損失を実現することが困難になるためである。

以上説明したように、本発明によれば、量産性に優れ、高耐圧、低損失、かつ優れた直流重畳特性を有するＭｎ−Ｚｎ系フェライト部材を提供することができる。

以下、本発明を詳述する。
本発明のＭｎ−Ｚｎ系フェライト部材１は、図１に示すように、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト焼成体から構成される磁性体本体２と、磁性体の表層に形成される表層部３とを備えている。この表層部３は、磁性体本体２に後述するアニール処理を施すことにより生成されるものであって、表層部３以外の磁性体本体２とは酸化状態が異なる。
本発明における表層部３は、ρ５≧２×１０^３Ωｍ、ρ５０≦０．５×１０^２Ωｍの特性を有している。図２は、この表層部３の一例について、表面からの深さと比抵抗の関係を模式的に示す図である。本発明の表層部３は、図２に示すように、表面部の抵抗が高く、表面から深さ５０μｍの範囲における抵抗の低下が急峻である。５０μｍよりも深い位置では抵抗の変化は穏やかである。図２には、通常のＭｎ−Ｚｎ系フェライトの比抵抗の挙動も合わせて示しているが、表面の比抵抗は１０Ωｍ近傍と低い。このような表層部３を有する本発明によるＭｎ−Ｚｎ系フェライト部材１は、表面近傍の抵抗が極めて高いことによって高い耐圧を実現できるとともに、深さ方向における抵抗の低下が急峻であることによって低いコア損失を実現できる。本発明において、ρ５、ρ５０は、好ましくはρ５０≦３０Ωｍ、さらに好ましくはρ５≧４×１０^３Ωｍ、ρ５０≦１０Ωｍの特性の表層部３を構成することができる。

このような特性を有する本発明における表層部３は、ρ５及びρ５０が、ρ５／ρ５０≧５００、さらに好ましくはρ５／ρ５０≧７００で表されるように、抵抗の低下が急峻である。
以上の本発明による好ましい表層部３は、Ｒ５０、Ｒ２００について、Ｒ５０＜１０×Ｒ２００の特性を有することができる。これは、Ｒ５０≧１０×Ｒ２００と規定する特許文献３と本発明によるＭｎ−Ｚｎ系フェライト部材の相違点を顕著に表している。
なお、以上の本発明による表層部３を得る方法は、後述するＭｎ−Ｚｎ系フェライト部材１の製造方法の欄において言及する。

本発明のＭｎ−Ｚｎ系フェライト部材の組成は特に限定されないが、主成分としてＦｅ_２Ｏ_３：５０〜５８ｍｏｌ％、ＺｎＯ：５〜１４ｍｏｌ％、残部実質的にＭｎＯを含むことが好ましい。
Ｆｅ_２Ｏ_３の量を増加すると高温域における飽和磁束密度が向上する一方、コア損失が劣化する傾向にある。Ｆｅ_２Ｏ_３が５０ｍｏｌ％より少ないと高温域における飽和磁束密度が低下する。一方、Ｆｅ_２Ｏ_３が５８ｍｏｌ％を超えるとコア損失の増大が顕著となる。したがって、本発明ではＦｅ_２Ｏ_３を５０〜５８ｍｏｌ％とする。好ましいＦｅ_２Ｏ_３の量は５１〜５７ｍｏｌ％、さらに好ましいＦｅ_２Ｏ_３の量は５２〜５６ｍｏｌ％である。

ＺｎＯの量も飽和磁束密度およびコア損失に影響を与える。ＺｎＯが５ｍｏｌ％より少ないと飽和磁束密度が低下するとともに、損失が大きくなる。また、ＺｎＯが１４ｍｏｌ％を超えても飽和磁束密度が低下するとともに、損失が大きくなる。したがって本発明ではＺｎＯを５〜１４ｍｏｌ％とすることが好ましい。より好ましいＺｎＯの量は５〜１２ｍｏｌ％、さらに好ましいＺｎＯの量は６〜９ｍｏｌ％である。

本発明のＭｎ−Ｚｎ系フェライト部材は、以上の主成分の他に以下説明する副成分を含むことができる。
本発明のＭｎ−Ｚｎ系フェライト部材は、第１副成分としてＳｉをＳｉＯ_２換算で２５０ｐｐｍ以下（但し、０を含まず）およびＣａをＣａＣＯ_３換算で２５００ｐｐｍ以下（但し、０を含まず）の範囲内で含むことができる。ＳｉおよびＣａは、結晶粒界に偏析して高抵抗層を形成して低損失に寄与するとともに焼結助剤として焼結密度を向上する効果を有する。

本発明のＭｎ−Ｚｎ系フェライト部材は第２副成分として、Ｎｂ_２Ｏ_５：４００ｐｐｍ以下（但し、０を含まず）、ＺｒＯ_２：１０００ｐｐｍ以下（但し、０を含まず）、Ｔａ_２Ｏ_５：１０００ｐｐｍ以下（但し、０を含まず）、Ｉｎ_２Ｏ_５：１０００ｐｐｍ以下（但し、０を含まず）、Ｇａ_２Ｏ_５：１０００ｐｐｍ以下（但し、０を含まず）の１種又は２種以上を含むことができる。これらの第２副成分を含有することによって、飽和磁束密度の向上および／または損失低減という効果を得ることができる。

本発明のＭｎ−Ｚｎ系フェライト部材は第３副成分として、ＳｎＯ_２：１００００ｐｐｍ以下（但し、０を含まず）およびＴｉＯ_２：１００００ｐｐｍ以下（但し、０を含まず）の１種又は２種を含むことができる。ＳｎＯ_２およびＴｉＯ_２は、結晶粒内、結晶粒界に存在し損失低減の効果がある。

本発明のＭｎ−Ｚｎ系フェライト部材は第４副成分として、Ｐ換算でのＰの化合物：３５ｐｐｍ以下（但し、０を含まず）、ＭｏＯ_３：１０００ｐｐｍ以下（但し、０を含まず）、Ｖ_２Ｏ_５：１０００ｐｐｍ以下（但し、０を含まず）、ＧｅＯ_２：１０００ｐｐｍ以下（但し、０を含まず）、Ｂｉ_２Ｏ_３：１０００ｐｐｍ以下（但し、０を含まず）、Ｓｂ_２Ｏ_３：３０００ｐｐｍ以下（但し、０を含まず）の１種又は２種以上を含むことができる。第４副成分は、焼結助剤として焼結密度を向上させる効果を有するとともに、低温焼成に寄与する。

次に、本発明におけるＭｎ−Ｚｎ系フェライト部材の製造方法について説明する。
主成分の原料としては、酸化物または加熱により酸化物となる化合物の粉末を用いる。具体的には、Ｆｅ_２Ｏ_３粉末、Ｍｎ_３Ｏ_４粉末、ＺｎＯ粉末、必要に応じて副成分粉末を用いることができる。各原料粉末の平均粒径は０．１〜３．０μｍの範囲で適宜選択すればよい。
主成分の原料粉末を湿式混合した後、仮焼きを行なう。仮焼きの温度は８００〜１０００℃の範囲内の所定温度で、また雰囲気はＮ_２または大気とすればよい。仮焼きの安定時間は０．５〜５．０時間の範囲で適宜選択すればよい。仮焼き後、仮焼き粉を粉砕する。

本発明では、上述の主成分の原料に限らず、２種以上の金属を含む複合酸化物の粉末を主成分の原料としてもよい。例えば、塩化鉄、塩化マンガンを含有する水溶液を酸化培焼することによりＦｅ、Ｍｎを含む複合酸化物の粉末が得られる。この粉末とＺｎＯ粉末を混合して主成分原料としてもよい。このような場合には、仮焼きは不要である。

同様に副成分の原料として、酸化物または加熱により酸化物となる化合物の粉末を用いることもできる。具体的には、ＳｉＯ_２、ＣａＣＯ_３、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＺｒＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｉｎ_２Ｏ_５、Ｇａ_２Ｏ_５、ＳｎＯ_２、ＴｉＯ_２、ＭｏＯ_３、Ｖ_２Ｏ_５、ＧｅＯ_２、Ｂｉ_２Ｏ_３、Ｓｂ_２Ｏ_３等を用いることができる。また、第４副成分としてＰ化合物を選択する場合には、加熱によりＰ化合物が得られる粉末、例えば（Ｃａ_３（ＰＯ_４）_２）等を用いることができる。これら副成分の原料粉末は、仮焼き後に粉砕された主成分の粉末と混合される。但し、主成分の原料粉末と混合した後に、主成分とともに仮焼きに供することもできる。

主成分および必要に応じた副成分からなる粉末は、後の成形工程を円滑に実行するために顆粒に造粒される。造粒は例えばスプレードライヤを用いて行なうことができる。混合粉末に適当な結合材、例えばポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を少量添加し、これをスプレードライヤで噴霧、乾燥する。得られる顆粒の粒径は８０〜２００μｍ程度とすることが好ましい。

得られた顆粒は、例えば所定形状の金型を有するプレスを用いて所望の形状に成形され、この成形体は焼成工程に供される。
焼成は１２５０〜１４５０℃の温度範囲で２〜１０時間程度保持する。このときの雰囲気（焼成雰囲気）の酸素分圧を８％未満、好ましくは３〜６％、さらに好ましくは５〜６％とする。
なお、１２５０〜１４５０℃の温度範囲までの昇温過程及び当該温度範囲からの降温過程の雰囲気は窒素雰囲気とする。

本発明において、焼成体の密度（焼成密度）は、９６％以上とすることが重要である。焼成密度が９６％未満になると、表面から内部に向かっての急峻な抵抗の低下を実現することができず、コア損失の向上を図ることができない。好ましい焼成密度は９６．５％以上、さらに好ましい焼成密度は９７％以上である。９６％以上の焼成密度を得るためには、通常、成形体の密度（成形密度）、焼成条件を調整すればよい。成形密度が低すぎる場合には焼成温度を高くしても９６％以上の焼成密度を得ることができない。後述する実施例５が、９６％以上の焼成密度を得るための成形密度、焼成温度の指針となろう。

本発明は、焼成後にアニール処理を行う。このアニール処理は、前述した抵抗特性を有する表層部を得るために必要な要素である。アニール処理は、酸化雰囲気、典型的には所定温度の大気中に焼成体を所定時間保持することにより行うことができる。アニール処理は、６５０〜８５０℃の温度とすることが好ましい。６５０℃未満の温度ではρ５≧１０^３Ωｍとすることができず、得られたＭｎ−Ｚｎ系フェライト部材の耐圧が不足する。一方、８５０℃を超えると焼成体の内部、具体的には表面から５０μｍを超える領域の抵抗が高くなり、コア損失が大きくなる。より好ましいアニール温度は７００〜８００℃である。また、アニール処理における保持時間は、０．５〜１０時間の間で、温度によって適宜設定すればよい。
アニール処理は、焼成体を得た後に、焼成とは異なる工程として行うことができるが、焼成の降温過程で行うこともできる。前者の場合、焼成炉内で所定温度まで冷却された焼成体を、アニール処理用の熱処理炉に投入して所定温度で所定時間加熱保持すればよい。後者の場合、降温過程のアニール処理温度において焼成炉内に必要量の酸素を導入するとともに、当該温度を維持すればよい。

以上説明した本発明によるＭｎ−Ｚｎ系フェライト部材を用いたコアは、１００ｋＨｚ、２００ｍＴの条件下で、６００ｋＷ／ｍ^３以下、好ましくは５５０ｋＷ／ｍ^３以下、さらに好ましくは５００ｋＷ／ｍ^３以下のコア損失（Ｐｃｖ）、５０Ｖ以上、好ましくは６０Ｖ以上、さらに好ましくは７０Ｖ以上の耐圧、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト以上の直流重畳特性を得ることができる。本発明によるＭｎ−Ｚｎ系フェライト部材を用いたコアの形態が限定されることはなく、公知のいかなる形態のコアに対しても適用することができる。また、このコアは、小型低背のパワー用のコイル及びトランスに用いることが好ましいが、他の用途に用いることができることはいうまでもない。

フェライト原料として、Ｆｅ₂Ｏ₃粉末：５４ｍｏｌ％、ＭｎＯ粉末：３９．５ｍｏｌ％、ＺｎＯ粉末：６．５ｍｏｌ％を用意し、湿式混合した後、８５０℃で３時間仮焼きした。次に仮焼物を粉砕して得られた粉末にバインダを加え、顆粒化した後、成形して成形体を得た。

得られた成形体を焼成した。焼成は、窒素雰囲気中で１３００℃まで昇温し、その後酸素分圧を３％に制御して５時間保持した後に、窒素雰囲気中で降温するという条件で行った。得られた焼成体について、密度、飽和磁束密度Ｂｓ、透磁率μを測定したところ、密度：４．９３ｇ／ｃｍ^３（相対密度９７．３％）、Ｂｓ：５４０ｍＴ、μ：２４００であった。

次に、φ１５ｍｍ×１０ｍｍの円柱状焼成体を種々の温度、時間保持するアニール処理を施した。アニール後の焼成体について、抵抗を以下のようにして測定した。なお、抵抗の測定方法は以下の通りである。酸化処理がなされた円柱状焼成体の平行に対向する２面のいずれか一方の面側を１００μｍだけ研磨した。１００μｍ研磨後の円柱状焼成体を測定試料Ａということにする。また、研磨を行わなかった面を第１の面、研磨によって形成された面を第２の面ということにする。第１の面は外部に露出していた面であり、第２の面は外部に露出していた面から１００μｍ以上離れた面である。

次に、第１の面の全面及び第２の面の全面にインジウム−ガリウム合金で電極を形成する。
抵抗測定器の一対の端子を表裏両面の電極に当てて測定した抵抗値をＲ０（Ω）とする。
この測定試料Ａの第１の面側を１０μｍ研磨した後に、上記と同様（表裏両面に電極を形成して）にして測定した抵抗値をＲａ（Ω）とする。
次いで、さらに測定試料Ａの第１の面側を３０μｍ研磨（第１の面からの研磨合計は４０μｍ）した後に、上記と同様（表裏両面に電極を形成して）にして測定した抵抗値をＲｂ（Ω）とする。
さらに測定試料Ａの第１の面側を２０μｍ研磨（第１の面からの研磨合計は６０μｍ）した後に、上記と同様（表裏両面に電極を形成して）にして測定した抵抗値をＲｃ（Ω）とする。
さらに測定試料Ａの第１の面側を２０μｍ研磨（第１の面からの研磨合計は８０μｍ）した後に、上記と同様（表裏両面に電極を形成して）にして測定した抵抗値をＲｄ（Ω）とする。
さらに測定試料Ａの第１の面側を３０μｍ研磨（第１の面からの研磨合計は１１０μｍ）した後に、上記と同様（表裏両面に電極を形成して）にして測定した抵抗値をＲｅ（Ω）とする。
さらに測定試料Ａの第１の面側を２０μｍ研磨（第１の面からの研磨合計は１３０μｍ）した後に、上記と同様（表裏両面に電極を形成して）にして測定した抵抗値をＲｆ（Ω）とする。
さらに測定試料Ａの第１の面側を４０μｍ研磨（第１の面からの研磨合計は１７０μｍ）した後に、上記と同様（表裏両面に電極を形成して）にして測定した抵抗値をＲｇ（Ω）とする。

以上のＲａ〜Ｒｇを用いて、焼成体の深さ方向の所定の位置における比抵抗を以下の通り求めた。
ρ５＝（Ｒ０−Ｒａ）×７．５^２×π／１０（Ωｍ）
ρ２５＝（Ｒａ−Ｒｂ）×７．５^２×π／２０（Ωｍ）
ρ５０＝（Ｒｂ−Ｒｃ）×７．５^２×π／２０（Ωｍ）
ρ７０＝（Ｒｃ−Ｒｄ）×７．５^２×π／２０（Ωｍ）
ρ９５＝（Ｒｄ−Ｒｅ）×７．５^２×π／３０（Ωｍ）
ρ１２０＝（Ｒｅ−Ｒｆ）×７．５^２×π／２０（Ωｍ）
ρ１５０＝（Ｒｆ−Ｒｇ）×７．５^２×π／４０（Ωｍ）

また、上記と同様の１０ｍｍ×１０ｍｍ×１０ｍｍ（立方体）の焼成体からなる測定試料Ｂの第１の面を５０（μｍ）研磨した後に、第１の面に対向する対向する第２の面の全面に電極を形成し、第１の面の中央及び電極の中央に接触面積が１ｍｍ^２である抵抗測定器の端子を接触させて測定した抵抗値をＲ５０（Ω）とする。さらに、第１の面側を１５０μｍ（当初からの研磨合計は２００μｍ）研磨した後に、研磨面に接触面積が１ｍｍ^２である抵抗測定器の端子を直接当て、他方の面に前述と同様にして形成された電極に端子を当てて測定した抵抗値をＲ２００（Ω）とする。

以上の測定結果を表１及び図３に示す。なお、図３において、例えばρ５の「５」が深さを意味している。
表１及び図３に示すように、アニール処理を施すと表面近傍の抵抗が高くなることがわかる。ただし、抵抗が高くなる度合いは、アニール処理条件によって相違する。７００℃×１時間という酸化の程度が弱い条件では、ρ５が３００Ωｍ程度までしか増加しないのに対して、７００℃×８時間の条件では５８００Ωｍ程度までρ５が増加する。アニール処理の温度を８５０℃、あるいは９００℃まで上げてもρ５はそれ以上高くならないが、ρ５０が高くなる。特に、９００℃のアニール処理では、その傾向が顕著となる。

ρ５／ρ５０については、７００℃×８時間の条件のときに最も大きな値を示し、抵抗の低下が急峻であることがわかる。これに対して、ρ５の低い７００℃×１時間の条件、あるいはρ５の高い８５０℃×８時間、９００℃×８時間の条件では、ρ５／ρ５０が小さく、抵抗の低下が急峻とは言いがたい。また、７００℃×８時間の条件のときには、Ｒ５０／Ｒ２００が１０以下、さらには５以下の値にとどまっており、このことも急峻な抵抗の低下を示唆している。

また、各条件のアニール処理が施された状態の試料を用いてコア損失（Ｐｃｖ）の温度特性、耐圧、直流重畳特性（Ｉｄｃ）、飽和磁束密度（Ｂｓ）、初透磁率（μｉ）を測定した。その結果を表２、図４〜図６に示している。
なお、耐圧は、図１３に示すように、φ１０ｍｍ、１．６ｔ（ｍｍ）の試料４の片側表面にインジウムガリウム合金からなる半月形の電極５を一対形成した。なお、一対の電極は１ｍｍの間隔が設けられている。２０℃にて電極５間に端子６一定の電圧を１分間印加して、電流の暴走の起こらない最大の電圧を耐圧とした。
また、直流重畳特性（Ｉｄｃ）は、３．３ｍｍ×３．３ｍｍ×１３ｍｍのＩコアにインダクタンス値が２０μＨになるまで巻き線を施し、室温（２０℃）及び１００℃にて電流を印加してインダクタンス値が１０％低下する電流値を直流重畳特性（Ｉｄｃ）とした。なお、１００ｋＨｚの周波数でインダクタンス値を測定している。

表２及び図４に示すように、ρ５が高くかつ抵抗の低下が急峻な７００℃×８時間のアニール処理を施した場合には、コア損失（Ｐｃｖ）の大幅な増加は見られない。しかし、ρ５が高くかつρ５／ρ５０の小さい８５０℃×８時間、９００℃×８時間のアニール処理を施した場合には、コア損失（Ｐｃｖ）は増大し、アニール処理を施していない試料の１０倍程度の値まで跳ね上がる。なお、コア損失（Ｐｃｖ）は外径２０ｍｍ、内径１０ｍｍ、厚さ５ｍｍのトロイダルコアについて１００ｋＨｚ、２００ｍＴの条件で測定している。

表２に示すように、ρ５の高い７００×８時間、８５０℃×８時間、９００℃×８時間のアニール処理を施した場合に耐圧は高くなるが、この中ではρ５０が高いほど耐圧は低くなる。
また、直流重畳特性（Ｉｄｃ）は、表面の抵抗のみが増大している条件では不変又は変動が少ないが、内部の抵抗が増加すると減少する。初透磁率にも同様の傾向が見られる。７００℃×８時間の条件でアニール処理した試料の２０℃及び１００℃での直流重畳特性を図５及び図６に示す。なお、図５及び図６にはＮｉ−Ｚｎフェライトで構成されたコアの直流重畳特性も記載している。図５及び図６に示すように、本発明によるコアの方がＮｉ−Ｚｎフェライトで構成されたコアに比べて良好な直流重畳特性を示すことが分かる。

アニール処理条件を６００℃×１時間、７００℃×１時間、７００℃×２時間、７００℃×８時間とした以外は実施例１と同様にして試料を作製し、耐圧及びρ５を測定した。その結果を表３及び図７に示す。表３及び図７に示すように、アニール処理による酸化の程度が大きくなるとρ５が高くなり、耐圧が向上する。特に、ρ５を１０００Ωｍ以上とすると５０Ｖ以上の耐圧を得ることができる。

アニール処理条件を７００℃×４時間、８００℃×４時間、８５０℃×２時間とした以外は実施例１と同様にして試料を作製し、コア損失（Ｐｃｖ）と前述のＲ５０及びＲ２００を測定した。その結果を表４及び図８に示す。Ｒ５０≦１０×Ｒ２００であれば、コア損失（Ｐｃｖ）を６００ｋｗ／ｍ^３以下にすることができる。

Ｆｅ_２Ｏ_３量を５４ｍｏｌ％に固定する一方ＺｎＯ量を変化させて、１３００℃で焼成し、７００℃×８時間のアニール処理を施した以外は実施例１と同様にして試料を作製し、飽和磁束密度（Ｂｓ）及び１００℃における直流重畳特性（Ｉｄｃ）を測定した。その結果を表５及び図９に示す。ＺｎＯ量が多くなるにつれて飽和磁束密度（Ｂｓ）及び直流重畳特性（Ｉｄｃ）が低下する傾向にあるが、ＺｎＯ量が１４％以下の範囲であれば、５００ｍＴ以上の飽和磁束密度（Ｂｓ）及び５．４Ａ以上の直流重畳特性（Ｉｄｃ）を得ることができる。

成形密度及び焼成温度を表６に示す条件とし、アニール処理を７００℃×４時間の条件とした以外は実施例１と同様にして試料を作製し、焼成密度及びコア損失（Ｐｃｖ）を測定した。その結果を表６及び図１０に示す。焼成密度が９５．５％以上であればコア損失（Ｐｃｖ）を６００ｋｗ／ｍ^３以下にすることができる。逆に、焼成密度が９４．７％と低い場合には、コア損失（Ｐｃｖ）が大きくなっている。これは、焼成密度が低い場合には、アニール処理により、焼成体の表面からより深い領域まで抵抗が高くなることを意味している。

アニール温度を６００、７００、８００、９００℃、アニール時間を１、２、４、８時間とした以外は実施例１と同様にして作製した試料について耐圧、コア損失（Ｐｃｖ）を測定し、アニール処理条件との関係を調査した。その結果を図１１及び図１２に示す。図１１及び図１２に示すように、アニール温度が６００℃では耐圧が５０Ｖ以下になり、またアニール温度が９００℃では耐圧は十分大きいがコア損失（Ｐｃｖ）は６００ｋｗ／ｍ^３よりもはるかに大きい値となる。したがって、アニール温度は６５０〜８５０℃の範囲とすることが好ましいことがわかる。

本発明のＭｎ−Ｚｎ系フェライト部材の部分断面を模式的に示した図である。 本発明のＭｎ−Ｚｎ系フェライト部材の表層部の比抵抗と表面からの位置の関係を模式的に示したグラフである。 実施例１における試料表面からの深さと比抵抗の関係を示すグラフである。 実施例１における試料温度とコア損失（Ｐｃｖ）の関係を示すグラフである。 実施例１における電流値とインダクタンス値の関係（直流重畳特性、２５℃）を示すグラフである。 実施例１における電流値とインダクタンス値の関係（直流重畳特性、１００℃）を示すグラフである。 実施例２におけるρ５と耐圧の関係を示すグラフである。 実施例３におけるＲ５０／Ｒ２００とコア損失（Ｐｃｖ）の関係を示すグラフである。 実施例４におけるＺｎＯ量と飽和磁束密度（Ｂｓ）、直流重畳特性（Ｉｄｃ）の関係を示すグラフである。 実施例４における焼成密度とコア損失（Ｐｃｖ）の関係を示すグラフである。 実施例５におけるアニール時間と耐圧の関係を示すグラフである。 実施例５におけるアニール時間とコア損失（Ｐｃｖ）の関係を示すグラフである。 耐圧の測定方法を説明する図である。

符号の説明

１…Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト部材、２…磁性体本体、３…表層部、４…試料、５…電極、６…端子

Claims (5)

1. Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト焼成体から構成される磁性体本体と、
   前記磁性体本体の表層に形成され、
   以下に定義されるρ５がρ５≧２×１０^３Ωｍ、
   以下に定義されるρ５０がρ５０≦０．５×１０^２Ωｍ、
   ρ５≧５００×ρ５０の特性を有する表層部と、
   を備えることを特徴とするＭｎ−Ｚｎ系フェライト部材。
   ρ５：（Ｒ０−Ｒ１）Ｓ／１０（Ωｍ）
   ρ５０：（Ｒ２−Ｒ３）Ｓ／２０（Ωｍ）
   Ｒ０（Ω）：測定試料Ａ（ただし、測定試料Ａは、当該Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト部材から採取された試料であって、平行に対向する第１の面及び第２の面を有しかつ前記第１の面及び前記第２の面の間が等断面積Ｓ（ｍｍ^２）の柱状体であり、前記第１の面は当該Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト部材において外部に露出した面、前記第２の面は当該Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト部材において外部に露出した面から１００μｍ以上離れた面とする）の前記第１の面の全面及び前記第２の面の全面に形成した電極間の抵抗値
   Ｒ１（Ω）：前記測定試料Ａの前記第１の面を１０μｍ研磨した後に当該研磨面の全面及び前記第２の面の全面に各々形成した電極間の抵抗値
   Ｒ２（Ω）：前記測定試料Ａの前記第１の面を４０μｍ研磨した後に当該研磨面の全面及び前記第２の面の全面に各々形成した電極間の抵抗値
   Ｒ３（Ω）：前記測定試料Ａの前記第１の面を６０μｍ研磨した後に当該研磨面の全面及び前記第２の面の全面に各々形成した電極間の抵抗値
2. ρ５≧４×１０ ^３ Ωｍ、
   ρ５０≦１０Ωｍ、
   ρ５≧７００×ρ５０であることを特徴とする請求項１に記載のＭｎ−Ｚｎ系フェライト部材。
3. 以下で定義されるＲ５０、Ｒ２００が、Ｒ５０≦１５ｋΩ、かつＲ５０＜１０×Ｒ２００を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載のＭｎ−Ｚｎ系フェライト部材。
   測定試料Ｂ：１０ｍｍ×１０ｍｍ×１０ｍｍ（ただし、当該Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト部材から採取された立方体試料）
   Ｒ５０：前記測定試料Ｂの第１の面を５０μｍ研磨しかつ前記第１の面に対向する第２の面の全面に電極を形成し、前記第１の面の中央及び前記電極の中央に接触面積が１ｍｍ^２の端子を接触して測定した抵抗値（ここで、前記測定試料Ｂにおける前記第１の面は当該Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト部材において外部に露出した面である）
   Ｒ２００：前記測定試料Ｂの前記第１の面側を２００μｍ研磨しかつ前記第１の面に対向する前記第２の面の全面に電極を形成し、前記第１の面の中央及び前記電極の中央に接触面積が１ｍｍ^２の端子を接触して測定した抵抗値
4. 前記Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト焼成体は、ＺｎＯ組成が１４ｍｏｌ％以下の範囲で含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＭｎ−Ｚｎ系フェライト部材。
5. 前記Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト焼成体は、相対密度が９６％以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のＭｎ−Ｚｎ系フェライト部材。

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