JP5898313B2 - フェライト焼結体およびフェライトコアならびにコイル部品 - Google Patents
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Description
本発明は、フェライト焼結体およびこのフェライト焼結体からなるフェライトコアならびにこのフェライトコアに金属線を巻きつけてなるコイル部品に関する。
インダクタ、変圧器、安定器、電磁石、ノイズフィルタ等のコアや、各種ＩＴ関連機器のＬＡＮインターフェース部に用いられるパルストランス用のコアには、従来からフェライト焼結体が用いられている。そして、このコアに用いられるフェライト焼結体としては、透磁率の高いＭｎ−Ｚｎ系のフェライト焼結体が一般に広く用いられていた。
しかしながら、Ｍｎ−Ｚｎ系のフェライト焼結体は、比抵抗（電気抵抗）が低くコアとなるフェライト焼結体に金属線を直巻きすることができず、間に絶縁物を介在させる必要があるため、金属線巻の作業性が悪かった。また、間に絶縁物を介在させなければならないことから、近年要求が高まる小型化・薄型化への対応が困難であった。
これに対し、Ｍｎ−Ｚｎ系のフェライト焼結体よりも比抵抗が２オーダー程度高いものとして、Ｎｉ−Ｚｎ系のフェライト焼結体が知られており、例えば、特許文献１には、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化ニッケル及び酸化銅で構成した主成分を含み、該主成分100モル％中の各酸化物の含有量が、酸化鉄：Ｆｅ2Ｏ3に換算して49.15〜49.65モル％、酸化亜鉛：ＺｎＯに換算して32.35〜32.85モル％、酸化ニッケル：ＮｉＯに換算して11.90〜12.30モル％、酸化銅：ＣｕＯに換算して5.25〜6.55モル％であるフェライトが提案されている。
特許文献１に記載のフェライトは、実施例の記載によれば、キュリー温度は100℃以上であり、透磁率は最も高いもので2650であったが、今般においては、更に高い透磁率を有するフェライト焼結体が求められている。しかし、透磁率を高めようとすれば、キュリー温度は低くなる傾向があり、キュリー温度が低くなるということは、高温環境における磁性体特性が著しく低下してしまうということであることから、比抵抗、透磁率およびキュリー温度の高いフェライト焼結体が求められている。
本発明は、比抵抗、透磁率およびキュリー温度の高いフェライト焼結体およびこのフェライト焼結体からなるフェライトコアならびにこのフェライトコアに金属線を巻き付けてなるコイル部品を提供することを目的とするものである。
Ｆｅ、Ｚｎ、ＮｉおよびＣｕの酸化物からなるフェライトを主成分とし、該主成分の組成100モル％のうち、ＦｅをＦｅ2Ｏ3換算で49モル％以上50モル％以下、ＺｎをＺｎＯ換算で32モル％以上34モル％以下、ＮｉをＮｉＯ換算で10モル％以上12.5モル％以下、ＣｕをＣｕＯ換算で４モル％以上８モル％以下含有するフェライト焼結体であって、Ｘ線回折法によって得られる、２θが35°以上36°以下におけるＸ線回折ピーク強度をＩ1、２θが29.5°以上30.5°以下におけるＸ線回折ピーク強度をＩ2としたとき、Ｉ2／Ｉ1が0.350以上0.380以下であることを特徴とするものである。
また、本発明のフェライトコアは、上記構成のフェライト焼結体からなることを特徴とするものである。
さらに、本発明のコイル部品は、上記構成のフェライトコアに金属線を巻き付けてなることを特徴とするものである。
本発明のフェライト焼結体によれば、比抵抗、透磁率およびキュリー温度の高いフェライト焼結体とすることができる。
本発明のフェライトコアによれば、比抵抗、透磁率およびキュリー温度の高い上記構成のフェライト焼結体からなることにより、特性に優れたフェライトコアとすることができる。
本発明のコイル部品によれば、比抵抗、透磁率およびキュリー温度の高い上記構成のフェライトコアに金属線を巻き付けてなることにより、小型化・薄型化に対応できるとともに、特性に優れるとともに信頼性の高いコイル部品とすることができる。
以下、本発明のフェライト焼結体およびフェライトコアならびにコイル部品について説明する。本実施形態のフェライト焼結体は、このフェライト焼結体からなるフェライトコアを単独、またはフェライトコアに金属線を巻き付けたコイル部品として、例えば、絶縁や変圧を目的としたインダクタ、変圧器、安定器および電磁石、ノイズ除去などを目的としたノイズフィルタやパルストランスに使用されるものである。
ここで、フェライトコアには様々な形状のものがあり、例えば図１（ａ）の斜視図に示すリング状のトロイダルコア１や、図１（ｂ）の斜視図に示すボビン状のボビンコア２などがある。
そして、このようなフェライトコアとなるフェライト焼結体には、比抵抗、透磁率およびキュリー温度が高いことが求められおり、このような要求を満たすフェライト焼結体として、本実施形態のフェライト焼結体は、Ｆｅ、Ｚｎ、ＮｉおよびＣｕの酸化物からなるフェライトを主成分とし、主成分の組成100モル％のうち、ＦｅをＦｅ2Ｏ3換算で49モル％以上50モル％以下、ＺｎをＺｎＯ換算で32モル％以上34モル％以下、ＮｉをＮｉＯ換算で10モル％以上12.5モル％以下、ＣｕをＣｕＯ換算で４モル％以上８モル％以下含有し、Ｘ線回折によって得られる、２θが35°以上36°以下におけるＸ線回折ピーク強度をＩ1、２θが29.5°以上30.5°以下におけるＸ線回折ピーク強度をＩ2としたとき、Ｉ2／Ｉ1が0.350以上0.380以下であることを特徴としている。具体的な数値としては、比抵抗を109Ω・ｍ以上、透磁率を3000以上、キュリー温度を90℃以上とすることができる。
ここで、主成分を上述した組成範囲としたのは、ＦｅがＦｅ2Ｏ3換算で49モル％未満では、透磁率が低くなり、50モル％を超えると比抵抗が低くなるからである。また、ＺｎがＺｎＯ換算で32モル％未満では、透磁率が低くなり、34モル％を超えるとキュリー温度が低くなるからである。また、ＮｉがＮｉＯ換算で10モル％未満では、キュリー温度が低くなり、12.5モル％以上では、透磁率が低くなるからである。
また、ＣｕがＣｕＯ換算で４モル％未満では透磁率が低くなり、８モル％を超えるとキュリー温度が低くなるからである。なお、ここでいう主成分とは、フェライト焼結体を構成する全成分のうち95質量％以上を占める成分のことを指し、99質量％以上であることが好適である。また、ＮｉのＮｉＯ換算でのモル％の値と、ＺｎのＺｎＯ換算でのモル％の値との比率（ＺｎＯ換算でのモル％の値／ＮｉＯ換算でのモル％の値）が、３程度（例えば、2.85〜3.15）であることが好適である。
また、Ｘ線回折によって得られる、２θが35°以上36°以下におけるＸ線回折ピークとは、主成分であるＦｅ、Ｚｎ、ＮｉおよびＣｕの酸化物からなるフェライトの結晶（以下、主結晶と記載することもある。）の（220）面に帰属するものである。また、２θが29.5°以上30.5°以下におけるＸ線回折ピークとは、主結晶の（311）面に帰属するものである。そして、本発明者らは、主成分組成が上述した範囲を満たすとともに、２θが35°以上36°以下におけるＸ線回折ピーク強度をＩ1、２θが29.5°以上30.5°以下におけるＸ線回折ピーク強度をＩ2としたときのＩ2／Ｉ1が0.350以上0.380以下であることにより、比抵抗、透磁率およびキュリー温度が高いフェライト焼結体とすることができることを見出したのである。なお、このように特性に優れたものとできる理由について明らかではないが、主結晶へのＺｎの固溶の度合いに起因しているのではないかと考えられる。
次に、本実施形態のフェライト焼結体の主成分組成のモル％の算出方法については、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）発光分光分析装置または蛍光Ｘ線分析装置を用いて、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｕの含有量を求めて、それぞれＦｅ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯに換算し、それぞれの分子量からモル値を算出し、モル値の合計におけるそれぞれのモル値の占有率を算出することにより求めることができる。
次に、Ｉ2／Ｉ1の算出方法について説明する。まず、フェライト焼結体を粉砕し、粉砕した粉末をＸ線回折装置（ＸＲＤ）で分析することにより回折チャートを得る。そして、２θが35°以上36°以下におけるＸ線回折ピーク強度をＩ1、29.5°以上30.5°以下におけるＸ線回折ピークをＩ2とし、Ｉ2をＩ1で除すことによりＩ2／Ｉ1を求めることができる。
次に、比抵抗、透磁率およびキュリー温度の測定方法について説明する。まず、透磁率については、ＬＣＲメータを用いて周波数100ｋＨｚの条件で試料を測定すればよい。試料としては、例えば、外径が13ｍｍ、内径が７ｍｍ、厚みが３ｍｍの図１（ａ）に示すフェライト焼結体からなるリング状のトロイダルコア１を用いて、トロイダルコア１の巻き線部１ａの全周にわたって線径が0.2ｍｍの被膜導線を10回巻きつけたものを用いる。また、キュリー温度は、透磁率測定時と同様の試料を用いて、ＬＣＲメータを用いたブリッジ回路法により求めることができる。
また、比抵抗については、例えば、φが10〜20ｍｍ、厚みが0.5〜２ｍｍの平板形状の試料を用意し、超絶縁抵抗計（ＴＯＡ製 ＤＳＭ−8103）を用いて、印可電圧1000Ｖ、温度26℃、湿度36％の測定環境下で３端子法（ＪＩＳ Ｋ6271；二重リング電極法）により測定することにより求めることができる。
また、本実施形態のフェライト焼結体は、２θが35°以上36°以下におけるＸ線回折ピーク強度の半値幅が0.05〜0.35であることが好適である。２θが35°以上36°以下におけるＸ線回折ピーク強度の半値幅が0.05以上0.35以下であるときには、主結晶間における非晶質層が多くなり過ぎることがなく、主結晶を粒成長させることができるため、透磁率を低下させることなく、機械的特性を向上させることができる。なお、半値幅とは、得られた回折チャートにおいて、２θが35°以上36°以下におけるＸ線回折ピーク強度の極大値の１／２強度における回折ピーク間の幅の半分の値である。
また、本実施形態のフェライト焼結体は、２θが42°以上43°以下におけるＸ線回折ピーク強度をＩ3としたとき、Ｉ3／Ｉ1が0.140以下であることが好適である。ここで、２θが42°以上43°以下におけるＸ線回折ピークとは、主結晶の（400）面に帰属するものである。そして、２θが42°以上43°以下におけるＸ線回折ピーク強度をＩ3としたとき、Ｉ3／Ｉ1が0.140以下であるときには、一軸配向が少ないため、機械的特性を向上させることができる。
上述したように、２θが35°以上36°以下におけるＸ線回折ピーク強度の半値幅が0.05以上0.35以下であったり、Ｉ3／Ｉ1が0.140以下であったりすることによって、機械的特性が向上するため、作製過程における焼成後のバレル加工等による欠け等の不具合が生じることが少なくなり、巻き線や電極付けを行なう際の固定やハンドリング時に掛かる応力による破損が少なくなることから、歩留まりを向上させることができる。
そして、本実施形態のフェライト焼結体は、Ｍｏの酸化物およびＢｉの酸化物の少なくともいずれかを含み、主成分100質量％に対するＭｏの酸化物の含有量がＭｏＯ3換算で0.01質量％以上0.2質量％以下であり、Ｂｉの酸化物の含有量がＢｉ2Ｏ3換算で0.01質量％以上0.2質量％以下であることが好適である。ＭｏおよびＢｉの酸化物は、主結晶の粒成長を促進させることができ、上述した範囲内の含有量とすることによって、キュリー温度をほとんど低下させることなく、透磁率を向上させることができる。特に、キュリー温度をほとんど低下させることなく、透磁率をより向上させるには、Ｍｏの酸化物の含有量は、ＭｏＯ3換算で0.05質量％以上0.1質量％以下であることが好適であり、Ｂｉの酸化物の含有量は、Ｂｉ2Ｏ3換算で0.05質量％以上0.1質量％以下であることが好適である。
また、本実施形態のフェライト焼結体は、Ｍｎの酸化物およびＴｉの酸化物の少なくともいずれかを含み、主成分100質量％に対するＭｎの酸化物の含有量がＭｎＯ2換算で0.01質量％以上0.3質量％以下であり、Ｔｉの酸化物の含有量がＴｉＯ2換算で0.01質量％以上0.2質量％以下であることが好適である。ＭｎおよびＴｉは、複数の原子価を取り得ることから、焼成時に、価数変化による余剰の酸素で主結晶の酸素欠陥が埋められるため、主結晶の酸素欠陥が少なくなり透磁率を向上させることができる。
また、本実施形態のフェライト焼結体は、Ｚｒの酸化物を含み、主成分100質量％に対するＺｒの酸化物の含有量がＺｒＯ2換算で0.01質量％以上0.2質量％以下であることが好適である。これにより、透磁率をほとんど低下させることなく、比抵抗を向上させることができる。特に、透磁率をほとんど低下させることなく、比抵抗を向上させるには、Ｚｒの酸化物の含有量がＺｒＯ2換算で0.01質量％以上0.1質量％以下であることが好適である。
また、主成分や、Ｍｏ、Ｂｉ、Ｍｎ、ＴｉおよびＺｒの酸化物以外に、Ｓｉの酸化物やＣａの酸化物を含んでいてもよい。このＳｉの酸化物やＣａの酸化物を含むことによっても比抵抗を向上させることができる。なお、Ｓｉの酸化物やＣａの酸化物を含むときには、主成分100質量％に対する含有量が、Ｓｉの酸化物をＳｉＯ2換算、Ｃａの酸化物をＣａＯ換算した合計で0.4質量％以下であることが好適である。
また、Ｍｏ、Ｂｉ、Ｍｎ、ＴｉおよびＺｒの酸化物の含有量については、ＩＣＰ発光分光分析装置または蛍光Ｘ線分析装置を用いて、Ｍｏ、Ｂｉ、Ｍｎ、ＴｉおよびＺｒの含有量を求め、それぞれＭｏＯ3、Ｂｉ2Ｏ3、ＭｎＯ2、ＴｉＯ2およびＺｒＯ2に換算し、主成分100質量％に対する値を算出すればよい。なお、Ｓｉの酸化物やＣａの酸化物についても同様である。
次に、本実施形態のフェライト焼結体の製造方法の一例について以下に詳細を示す。
まず、出発原料として、Ｆｅ、Ｚｎ、ＮｉおよびＣｕの酸化物あるいは焼成により酸化物を生成する炭酸塩、硝酸塩等の金属塩を用意する。このとき平均粒径としては、例えば、Ｆｅが酸化鉄（Ｆｅ2Ｏ3）、Ｚｎが酸化亜鉛（ＺｎＯ）、Ｎｉが酸化ニッケル（ＮｉＯ）およびＣｕが酸化銅（ＣｕＯ）であるとき、それぞれ0.5μｍ以上５μｍ以下である。
続いて、Ｆｅ2Ｏ3−ＺｎＯ−ＮｉＯから構成される仮焼粉体からなる第１の原料と、Ｆｅ2Ｏ3−ＣｕＯから構成される仮焼粉体からなる第２の原料とを作製にあたり、第１の原料用に、酸化鉄、酸化亜鉛および酸化ニッケルを所望の量に秤量する。また、第２の原料用に、酸化鉄および酸化銅を所望の量に秤量する。ここで、第１の原料および第２の原料の作製における酸化鉄の添加量は、第２の原料の作製における酸化鉄の添加量を、例えば、酸化銅と等モル％とし、残量を第１の原料の作製に用いる。
そして、第１の原料および第２の原料用に秤量した粉末を、それぞれ別のボールミルや振動ミル等で粉砕混合した後、第１の原料の作製にあたっては還元雰囲気において750℃で２時間以上、第２の原料の作製にあたっては還元雰囲気において650℃で２時間以上それぞれ仮焼することにより、それぞれ仮焼体を得る。
次に、第１の原料および第２の原料となる仮焼体を、それぞれ別のボールミルや振動ミルなどに入れて粉砕することにより、仮焼粉体からなる第１の原料および第２の原料を得る。このとき、特に第２の原料となる仮焼体は、平均粒径Ｄ50が0.7μｍ以下となるように粉砕する。そして、この第１の原料および第２の原料を所望の量に秤量して混合した後、大気中において600℃以上700℃以下、昇温速度100℃/ｈ以下の条件で再仮焼することにより、Ｆｅ、Ｚｎ、ＮｉおよびＣｕの酸化物からなるフェライトに合成された仮焼体を得る。
次に、再仮焼によって得られた仮焼体を、ボールミルや振動ミルなどに入れて粉砕し、所定量のバインダ等を加えてスラリーとし、スプレードライヤを用いてこのスラリーを噴霧して造粒することにより球状の顆粒を得る。そして、得られた球状の顆粒を用いてプレス成形して所定形状の成形体を得る。その後、成形体を脱脂炉にて400〜800℃の範囲で脱脂処理を施して脱脂体とした後、これを焼成炉にて1000〜1200℃の最高温度で２〜５時間保持して焼成することにより本実施形態のフェライト焼結体を得ることができる。
なお、上述した方法により得られたフェライト焼結体は、Ｘ線回折によって得られる、２θが35°以上36°以下におけるＸ線回折ピーク強度をＩ1、２θが29.5°以上30.5°以下におけるＸ線回折ピーク強度をＩ2としたとき、Ｉ2／Ｉ1が0.350以上0.380以下であり、比抵抗、透磁率およびキュリー温度の高いフェライト焼結体となる。
これに対し、Ｉ2／Ｉ1が0.380を超えるのは、Ｚｎの酸化物の含有量が少なすぎたり、第２の原料の平均粒径が大きすぎたり、再仮焼時の温度が低すぎたり、再仮焼時の温度が高すぎて粉砕後の粒径が大きかったり、再仮焼時の昇温速度が早すぎるときであり、Ｉ2／Ｉ1が0.350未満となるのは、Ｚｎの酸化物の含有量が多すぎるときである。これらの知見に基づき、本発明者らは、主結晶へのＺｎの固溶の度合いが上述した優れた特性を得られるか否かに起因していると考え、フェライトの合成にあたって、主結晶へのＺｎの固溶の度合いを増すべく、Ｆｅ2Ｏ3−ＺｎＯ−ＮｉＯから構成される仮焼粉体からなる第１の原料と、Ｆｅ2Ｏ3−ＣｕＯから構成される仮焼粉体からなる第２の原料とを用いてさらに仮焼するという分割仮焼を採用したのである。
また、再仮焼によって得られた仮焼体の粉砕においては、平均粒径Ｄ50が0.8μｍ以下となるように粉砕することが好適である。これにより、Ｉ3／Ｉ1を0.140以下とすることができる。なお、平均粒径Ｄ50を小さくしようとすれば、粉砕時間を長くしなければならず、長時間の粉砕では、粉砕に用いるボールからの混入のおそれが高くなることから、平均粒径Ｄ50の下限値は0.5μｍ程度とすることが好適である。また、焼成における昇温速度を100℃以上300℃以下とすることが好適である。これにより、２θが35°以上36°以下におけるＸ線回折ピーク強度の半値幅を0.05以上0.35以下とすることができる。
そして、Ｍｏ、Ｂｉ、Ｍｎ、ＴｉおよびＺｒの酸化物を含有させるには、例えば、酸化モリブデン（ＭｏＯ3）、酸化ビスマス（Ｂｉ2Ｏ3）、酸化マンガン（ＭｎＯ2）、酸化チタン（ＴｉＯ2）および酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）を用意して、再仮焼後の粉砕時に添加すればよい。なお、Ｃａの酸化物やＳｉの酸化物についても、酸化カルシウム（ＣａＯ）や酸化珪素（ＳｉＯ2）を用意して、再仮焼後の粉砕時に添加すればよい。
以下、本発明の実施例を具体的に説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。以下、本発明のフェライト焼結体の実施例を示す。
主成分組成および作製条件を種々変更したフェライト焼結体を作製し、透磁率およびキュリー温度の確認を行なった。試料の作製方法を以下に示す。まず、平均粒径が１μｍの酸化鉄、酸化亜鉛、酸化ニッケルおよび酸化銅の粉末を用意した。そして、酸化亜鉛、酸化ニッケルおよび酸化銅について、表１に示す組成となるように秤量した。次に、酸化鉄について、第２の原料用に酸化銅と等モル％、残部が第１の原料用となるように秤量した。
そして、それぞれ秤量した、第１原料用の酸化鉄、酸化亜鉛および酸化ニッケルをボールミルで粉砕混合した後、還元雰囲気において750℃で２時間仮焼し、得られた仮焼体を粉砕することにより第１の原料を得た。また、第２の原料用の酸化鉄と酸化銅とをボールミルで粉砕混合した後、還元雰囲気において650℃で２時間仮焼し、得られた仮焼体を粉砕することにより第２の原料を得た。なお、第２の原料については、表１に示す平均粒径となるように粉砕した。
次に、第１の原料および第２の原料を混合した後、大気中において、表１に示す昇温速度および温度の条件で再仮焼し、その後ボールミルを用いて同一条件により粉砕し、所定量のバインダを加えてスラリーとし、スプレードライヤを用いてスラリーを噴霧して造粒することにより球状の顆粒を得た。次に、得られた球状の顆粒を用いてプレス成形することにより、図１に示すトロイダルコア１の形状の成形体を得た。その後、成形体を脱脂炉にて600℃の最高温度で５時間保持して脱脂処理を施して脱脂体とし、これを焼成炉にて大気雰囲気中、1100℃の最高温度で２時間保持して焼成した。次に、この焼結体に研削加工を施し、外径13ｍｍ、内径７ｍｍ、厚み３ｍｍのトロイダル形状の試料Ｎｏ．２〜28のフェライト焼結体を得た。
また、上述したように分割して仮焼（以下、分割仮焼と記載する。）した原料を用いず、平均粒径が１μｍの酸化鉄、酸化亜鉛、酸化ニッケルおよび酸化銅の粉末を用いて、表１に示す組成となるように秤量し、表１に示す昇温速度および温度の条件で仮焼したこと以外は、上述した方法と同様の作製方法により試料Ｎｏ．１を得た。なお、表１において、分割仮焼の有無を記載している。
そして、各試料につきＸＲＤにより得られた回折チャートからＩ2／Ｉ1を求めた。また、各試料の巻き線部10ａの全周にわたって線径が0.2ｍｍの被膜銅線を10回巻き付けてＬＣＲメータを用いて周波数100ｋＨｚにおける透磁率を測定した。また、キュリー温度については、透磁率の測定時と同様の試料を用いて、ＬＣＲメータを用いたブリッジ回路法により求めた。
なお、各試料について、蛍光Ｘ線分析装置を用いて、Ｆｅ、Ｚｎ、ＮｉおよびＣｕの金属元素量を求めて、それぞれＦｅ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＮｉＯおよびＣｕＯに換算し、それぞれの分子量からモル値を算出し、モル値の合計におけるそれぞれのモル値の占有率を算出して表１に示した。
表１から、分割仮焼をしなかった試料Ｎｏ．１については、Ｉ2／Ｉ1の値が0.400であり、透磁率が2290と低かった。また、分割仮焼したものの、粉砕後の第２の原料の平均粒径（Ｄ50）が0.8μｍである試料Ｎｏ．５、再仮焼時の温度が550℃である試料Ｎｏ．６、再仮焼時の温度が750℃である試料Ｎｏ．９、再仮焼時の昇温速度が120℃／ｈである試料Ｎｏ．10については、Ｉ2／Ｉ1の値が0.350〜0.380の範囲外となり、透磁率がいずれも3000未満であった。これは、第２の原料の平均粒径が大きすぎる、再仮焼時の温度が低すぎる、再仮焼時の温度が高すぎて粉砕後の粒径が大きい、再仮焼時の昇温速度が速すぎるなどの要因により、主結晶へのＺｎの固溶が少なかったため、透磁率が低かったものと考える。
また、主成分組成100モル％のうち、ＦｅをＦｅ2Ｏ3換算で49モル％以上50モル％以下、ＺｎをＺｎＯ換算で32モル％以上34モル％以下、ＮｉをＮｉＯ換算で10モル％以上12.5モル％以下、ＣｕをＣｕＯ換算で４モル％以上８モル％以下の範囲のいずれかを満たさない試料Ｎｏ．13，16，17，22，23，25，26および28については、透磁率が3000未満またはキュリー温度が90未満の値を示した。
これに対し、主成分組成100モル％のうち、ＦｅをＦｅ2Ｏ3換算で49モル％以上50モル％以下、ＺｎをＺｎＯ換算で32モル％以上34モル％以下、ＮｉをＮｉＯ換算で10モル％以上12.5モル％以下、ＣｕをＣｕＯ換算で４モル％以上８モル％以下含有し、Ｘ線回折によって得られる、２θが35°以上36°以下におけるＸ線回折ピーク強度をＩ1、２θが29.5°以上30.5°以下におけるＸ線回折ピーク強度をＩ2としたとき、Ｉ2／Ｉ1が0.350以上0.380以下である試料Ｎｏ．２〜４，７，８，11，12，14，15，18〜21，24および27については、透磁率が3000以上であり、キュリー温度（Ｔｃ）が90℃以上の値を示し、透磁率およびキュリー温度の高いフェライト焼結体であることがわかった。
また、試料Ｎｏ．２〜４，７，８，11，12，14，15，18〜21，24および27について、実施例１において作製したときと同じ顆粒を用いて、φが10〜20ｍｍ、厚みが0.5〜２ｍｍの平板形状の試料を作製し、超絶縁抵抗計（ＴＯＡ製 ＤＳＭ−8103）を用いて、印可電圧1000Ｖ、温度26℃、湿度36％の測定環境下で３端子法（ＪＩＳ Ｋ6271；二重リング電極法）により測定したところ、すべて109Ω・ｍ以上の値を示した。この結果、本実施形態のフェライト焼結体は、比抵抗、透磁率およびキュリー温度の高いフェライト焼結体であることがわかった。
焼成時の昇温速度を種々変更したフェライト焼結体を作製し、透磁率および機械的特性の確認を行なった。なお、焼成時の昇温速度を各試料につき表２に示す温度としたこと以外の作製方法は、実施例１の試料Ｎｏ．11と同様とした。実施例１における焼成時の昇温速度は100℃であり、試料Ｎｏ．30は、試料Ｎｏ．11と同じである。
また、半値幅に関しては、２θが35°以上36°以下におけるＸ線回折ピーク強度の極大値の１／２強度における回折ピーク間の幅の半分の値を表２に示した。また、機械的特性に関しては、ＪＩＳ Ｒ1601−2008に準拠して３点曲げ強度を測定した。また、透磁率および主成分のモル％については、実施例１と同様の方法により求めた。それぞれの結果を表２に示す。
表２から、２θが35°以上36°以下におけるＸ線回折ピーク強度の半値幅が0.05以上0.35以下であることにより、透磁率を低下させることなく、機械的特性の向上を図れることがわかった。
再仮焼後の粉砕における平均粒径Ｄ50を種々変更したフェライト焼結体を作製し、透磁率および機械的特性の関係の確認を行なった。なお、再仮焼後における平均粒径Ｄ50を各試料につき表３に示す大きさとしたこと以外の作製方法は、実施例１の試料Ｎｏ．11と同様とした。実施例１における再仮焼後における平均粒径Ｄ50は0.80μｍであり、試料Ｎｏ．40は、試料Ｎｏ．11と同じである。また、試料Ｎｏ．42と試料Ｎｏ．43との違いは、焼成時の昇温速度のみである。
再仮焼後の平気粒径Ｄ50については、マイクロトラック装置（日機装製 ＭＴ3300ＥＸII）を用いたレーザー回折散乱法により測定した。また、各試料につきＸＲＤにより得ら
れた回折チャートからＩ3／Ｉ1を求めた。さらに、実施例２と同様の方法により、３点曲げ強度の値を求めた。また、透磁率および主成分のモル％については、実施例１と同様の方法により求めた。結果を表３に示す。
れた回折チャートからＩ3／Ｉ1を求めた。さらに、実施例２と同様の方法により、３点曲げ強度の値を求めた。また、透磁率および主成分のモル％については、実施例１と同様の方法により求めた。結果を表３に示す。
表３から、Ｉ3／Ｉ1が0.140以下であることにより、機械的特性の向上を図れることがわかった、なお、実施例２，３において、機械的特性の評価として３点曲げ強度で行なったが、ＪＩＳ1610−2003に準拠した硬度の測定によっても評価することができる。３点曲げ強度が150ＭＰａであった試料Ｎｏ．40の硬度は7.5ＧＰａであり、３点曲げ強度が170ＭＰａであった試料Ｎｏ．44の硬度は8.2ＧＰａであった。
次に、実施例１の試料Ｎｏ．11と同様の組成に、Ｍｏの酸化物、Ｂｉの酸化物の添加量を種々変更して含有させたフェライト焼結体を作製し、透磁率およびキュリー温度の確認を行なった。なお、再仮焼後の粉砕時に、表２に示す含有量となる酸化モリブデン、酸化ビスマスを添加したこと以外は、実施例１と同様の方法により試料を作製した。また、透磁率およびキュリー温度については、実施例１と同様の方法により測定した。
また、実施例１と同様の方法により、主成分のモル％比率を算出した。また、ＭｏおよびＢｉについて、蛍光Ｘ線分析装置を用いて金属元素量を求めてＭｏＯ3、Ｂｉ2Ｏ3に換算し、主成分100質量％に対する質量の算出値を表４に示した。
表４から、主成分100質量％に対し、Ｍｏの酸化物の含有量がＭｏＯ3換算で0.01質量％以上0.2質量％以下またはＢｉの酸化物の含有量がＢｉ2Ｏ3換算で0.01質量％以上0.2質量％以下であることにより、キュリー温度をほとんど低下させることなく、透磁率の向上を図れることがわかった。特に、試料Ｎｏ．49，50は、透磁率が高い結果が得られており、主成分100質量％に対するＭｏの酸化物の含有量は、ＭｏＯ3換算で0.05質量％以上0.1質量％以下が好適とわかった。また、Ｂｉにつては、試料Ｎｏ．56，57において透磁率が高い結果が得られており、主成分100質量％に対するＢｉの酸化物の含有量は、Ｂｉ2Ｏ3換算で0.05質量％以上0.1質量％以下が好適とわかった。
次に、実施例４の試料Ｎｏ．50と同様の組成に、Ｍｎの酸化物、Ｔｉの酸化物の添加量を種々変更して含有させたフェライト焼結体を作製し、透磁率およびキュリー温度の確認を行なった。なお、再仮焼後の粉砕時に、表３に示す含有量となる酸化マンガン、酸化チタンを添加したこと以外は、実施例２と同様の方法により試料を作製した。また、透磁率およびキュリー温度については、実施例１と同様の方法により測定した。
また、実施例１と同様の方法により、主成分のモル％比率を算出した。また、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｔｉについて、蛍光Ｘ線分析装置を用いて金属元素量を求めてＭｏＯ3、ＭｎＯ2、ＴｉＯ2に換算し、主成分100質量％に対する質量の算出値を表５に示した。なお、全試料ともに、Ｍｏの酸化物については、ＭｏＯ3換算で0.1質量％であったため表５には記載していない。
表５から、主成分100質量％に対し、Ｍｎの酸化物の含有量がＭｎＯ2換算で0.01質量％以上0.3質量％以下、Ｔｉの酸化物の含有量がＴｉＯ2換算で0.01質量％以上0.2質量％以下であることにより、キュリー温度をほとんど低下させることなく、透磁率の向上を図れることがわかった。
次に、実施例５の試料Ｎｏ．67と同様の組成に、Ｚｒの酸化物の添加量を種々変更して含有させたフェライト焼結体を作製し、透磁率および比抵抗の確認を行なった。なお、再仮焼後の粉砕時に、表６に示す含有量となる酸化ジルニウムを添加したこと以外は、実施例３と同様の方法により試料を作製した。また、透磁率と比抵抗については、実施例１と同様の方法により測定した。
また、実施例１と同様の方法により、主成分のモル％比率を算出した。また、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｚｒについて、蛍光Ｘ線分析装置を用いて金属元素量を求めてＭｏＯ3、ＭｎＯ2、ＺｒＯ2に換算し、主成分100質量％に対する質量の算出値を表６に示した。なお、全試料ともに、Ｍｏの酸化物はＭｏＯ3換算で0.1質量％であり、Ｍｎの酸化物はＭｎＯ2換算で0.2質量％であったため表６には記載していない。
表６から、主成分100質量％に対し、Ｚｒの酸化物の含有量がＺｒＯ2換算で0.01質量％以上0.2質量％以下であることにより、透磁率をほとんど低下させることなく、比抵抗の向上を図れることがわかった。
そして、本実施形態のフェライト焼結体は、比抵抗、透磁率およびキュリー温度の高いものであることから、本実施形態のフェライト焼結体からなるフェライトコアを単独、またはフェライトコアに金属線を巻き付けたコイル部品として用いることが好適であることがわかった。特に、近年の各種機器は、ＬＡＮ接続ができるようになってきており、このＬＡＮインターフェース部においてパルストランスに用いられるコイル部品には優れた特性が求められるが、本実施形態のコイル部品は要求特性を満たすものであることから、パルストランスに好適なコイル部品であることがわかった。
１：トロイダルコア
１ａ：巻線部
２：ボビンコア
２ａ：巻線部
１ａ：巻線部
２：ボビンコア
２ａ：巻線部
Claims (9)
- Ｆｅ、Ｚｎ、ＮｉおよびＣｕの酸化物からなるフェライトを主成分とし、該主成分の組成１００モル％のうち、ＦｅをＦｅ2Ｏ3換算で４９モル％以上５０モル％以下、ＺｎをＺｎＯ換算で３２モル％以上３４モル％以下、ＮｉをＮｉＯ換算で１０モル％以上１２．５モル％以下、ＣｕをＣｕＯ換算で４モル％以上８モル％以下含有するフェライト焼結体であって、Ｘ線回折によって得られる、２θが３５°以上３６°以下におけるＸ線回折ピーク強度をＩ1、２θが２９．５°以上３０．５°以下におけるＸ線回折ピーク強度をＩ2としたとき、Ｉ2／Ｉ1が０．３５０以上０．３８０以下であることを特徴とするフェライト焼結体。
- ２θが３５°以上３６°以下におけるＸ線回折ピーク強度の半値幅が０．０５以上０．３５以下であることを特徴とする請求項１に記載のフェライト焼結体。
- ２θが４２°以上４３°以下におけるＸ線回折ピーク強度をＩ3としたとき、Ｉ3／Ｉ1が０．１４０以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフェライト質焼結体。
- Ｍｏの酸化物およびＢｉの酸化物の少なくともいずれかを含み、前記主成分１００質量％に対するＭｏの酸化物の含有量がＭｏＯ3換算で０．０１質量％以上０．２質量％以下であり、Ｂｉの酸化物の含有量がＢｉ2Ｏ3換算で０．０１質量％以上０．２質量％以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のフェライト焼結体。
- Ｍｎの酸化物およびＴｉの酸化物の少なくともいずれかを含み、前記主成分１００質量％に対するＭｎの酸化物の含有量がＭｎＯ2換算で０．０１質量％以上０．３質量％以下、Ｔｉの酸化物の含有量がＴｉＯ2換算で０．０１質量％以上０．２質量％以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のフェライト焼結体。
- Ｚｒの酸化物を含み、前記主成分１００質量％に対するＺｒの酸化物の含有量がＺｒＯ2換算で０．０１質量％以上０．２質量％以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のフェライト焼結体。
- 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のフェライト焼結体からなることを特徴とするフェライトコア。
- 請求項７に記載のフェライトコアに金属線を巻きつけてなることを特徴とするコイル部品。
- パルストランスに用いることを特徴とする請求項８に記載のコイル部品。
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