JPH01291406A - 高誘電率磁性材料およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は誘電性と磁性とを併せもつ混合焼結磁器材料に
関する。本発明は、特に電波吸収体の材料として利用す
るに適する。

〔概　要〕

本発明は、フェライトにペロブスカイト型化合物を混合
して焼結された高誘電率磁性材料において、 フェライト粒子間またはフェライト粒子とペロブスカイ
ト型化合物粒子との間に反応相を形成することにより、 磁性損および誘電損が共に大きい高誘電率磁性材料を提
供するものである。

〔従来の技術〕

コンピュータその他の電子機器、特にディジタル電子機
器が普及するにつれて、電磁妨害が重要な問題となって
いる。電磁妨害は、電磁シールドが不完全な電子機器の
筐体から不要電磁波が漏洩することにより生じる。そこ
で、筐体内に電波吸収体を配置する方法が用いられてい
る。

このような電波吸収体の材料として、従来から、フェラ
イトや、フェライトを主成分とする磁性材料が多く用い
られている。これらの材料は、数十ＭＨｚから数ＧＨｚ
の高周波帯域において大きな磁性損失を示し、これらの
電磁波を吸収する。

また、フェライトに強誘電体を混合して焼結した高誘電
率酸化物磁性材料を用いることも提案されている。この
ような材料については、特開昭６２−１４７７０３号公
報（以下「先願」という）に開示されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、従来から用いられている材料は、磁性損は大き
いものの、誘電損は非常に小さい。このため、このよう
な材料で形成された電波吸収体は特定のモードの電磁波
しか吸収できず、筐体内の電磁界分布を考慮して配置し
なければならない欠点があった。また、筐体内には広帯
域の電磁波があらゆるモードで混在しているため、筐体
内のどのような場所に配置しても、すべての周波数につ
いて電磁波の漏洩を低減することは困難であった。

本発明は、以上の問題点を解決し、磁性損および誘電損
がともに大きな高誘電率磁性材料を提供することを目的
とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の高誘電率磁性材料は、化学式をＭＯＦｅＯ３と
表されるフェライト　（ただし、■はマンガン）１１ｎ
、ニッケルＮ１、マグネシウム；４ｇ１コバル）Ｃｏ、
　銅ｃｕ。

亜鉛Ｚｎおよび鉄Ｆｅから選ばれる一以上の金属）と、
化学式をＡｅｏ３と表されるペロブスカイト型構造の誘
電材料（ただし、ＡはバリウムＢａ、ストロンチウムＳ
ｒ、鉛ｐｂおよびカルシウムＣａから選ばれる一以上の
金属、ＢはチタンＴ１、ジルコニウムＺｒ、亜ｉＺｎ、
マグネシウムＭｇ１ニオブＮｂ、鉄Ｆｅ１　コバル）Ｃ
ｏ、ニッケルＮ１１クロムＣｒフよびタングステンＷか
ら選ばれる一以上の金属）とを含む混合焼結体の高誘電
率磁性材料において、フェライト粒子間またはフェライ
ト粒子と誘電材料粒子との間の反応相を含むことを特徴
とする。

反応相とは、フェライトに誘電材料の一部が固溶したも
の、誘電材料にフェライトの一部が固溶したもの、また
は新しい結晶相をいう。例えば、誘電材料の原料として
チタン酸バリウムＢａＴｉＯ３を用いると、焼成時にチ
タン酸バリウムとフェライトとが反応し、単体では融点
直下の１５５０℃以上でしか生成されない六方晶のチタ
ン酸バリウムが一部に生成される。

このような高誘電率磁性材料を製造するには、粒径が５
０μｍ以下のフェライト微粉末を含む磁性材料粉末と、
粒径が１０叩以上のペロブスカイト型化合物を含む誘電
材料粉末とを混合し、これにより得られた混合体を１０
００℃〜１５００℃で焼成する。焼成時間は１時間ない
し２０時間とする。

フェライト粒子の粒径は、混合焼結体の密度を向上させ
、しかもフェライト結晶粒子間の磁気的な結合を満足さ
せるために、粒径が少なくとも５０μｍ以下である必要
がある。さらには、１μｍ前後の微粉末であることが望
ましい。このような粒子を得るためには、均質なフェラ
イト焼結体を粉砕した粉末か、または化学的な合成法に
より得られたフェライト粉末を用いる。

誘電材料の粒子は、混合焼結体中で誘電的な性質を保ち
ながら、しかもフェライト粒子間の磁気的結合を阻害さ
せないために、粒径が少なくとも１０μｍ以上あること
が必要であり、０．１〜１ｍｍ程度の粒径が望ましい。

このような粒子を得るためには、誘電材料の焼結体を粗
く粉砕するか、または、微粉末をポリビニルアルコーノ
ベデキシトリン、ワックスエマルジョンその他の有機バ
インダにより前述の粒径に造粒する。ただし、誘電材料
の量が全体の１０重量％以下で、この粉末を均一に分散
させる場合には、粒径が１０μｍ以下の微粉末を用いる
。

この方法において、反応相を形成するためには、使用す
るフェライト材料、誘電材料、その混合割合、これらの
混合粉末の粒径に応じた焼成温度および時間を適宜選択
する。

フェライトと誘電材料との混合割合については、比較的
低周波数における電磁波の損失量を増加させるためには
フェライトの量を多めにし、高周波数における損失量を
増加させるためには誘電材料の量を多めにする。

また、使用するフェライトと誘電材料の透磁率および誘
電率により、その混合割合を変化させる必要がある。

焼成温度が低い場合、および時間が短い場合には、反応
相の形成が不十分となり、十分に大きな誘電損は得られ
ない。また、焼成温度が高い場合、および時間が長すぎ
る場合には、フェライトの透磁率が小さくなり、その結
果として磁性損が小さくなる。

この高誘電率磁性材料を成形するには、フェライト粒子
を有機バインダで造粒し、これに誘電材料を適量添加し
てからプレス成形し、この成形体を焼成する。

〔作　用〕

フェライトは低周波数ではそれ自身が誘電率をもち、特
にニッケル亜鉛系やマンガン亜鉛系の多結晶フェライト
では、粒界に存在する比較的高抵抗の界面相により分極
が生じ、比較的大きな誘電損を示す。しかし、粒子間に
反応相を形成することにより、さらに大きな誘電損が得
られ、高周波数でも比較的大きな誘電損が得られる。

一般に、物質の透磁率μおよび誘電率εは、μ＝μ　　
−Ｊ　μ ε＝ε　　−Ｊ　ε ｊ＝−ｖ”Ｔ で表される。μ′およびε′はそれぞれ実効透磁率およ
び実効誘電率であり、μ″およびε″はそれぞれ磁性損
および誘電損である。先願の材料は、実効透磁率μ′、
実効誘電率ε′および磁性損μ″が大きい材料である。

これに対して本発明の材料は、誘電損ε″も大きいこと
を特徴とする。

例えば周波数がＩＯＭ）Ｉｚ以上の電磁波に対して高損
失の磁性損μ″および誘電損ε″を得るには、これより
低周波数において比較的高い実効透磁率μ′および実効
誘電率ε′を得る必要がある。高い実効透磁率μ′を得
るには、フェライト粒子間が磁気的に結合する必要があ
り、磁気的結合を阻害せずに高い実効誘電率ε′および
高い誘電損ε″を得るには、比較的大きな誘電体粒子を
用いる必要がある。このためには、フェライト焼結体中
に誘電材料の粒子がクラスタ状に分散した構造であるこ
とか望ましい。ただし、誘電材料の割合が少なく、フェ
ライト粒子間の磁気的な結合を阻害しない場合には、誘
電材料がフェライト焼結体内に均一に分散していてもよ
い。

〔実施例〕

本発明の高誘電率磁性材料の一例として、ニッケル亜鉛
フェライトと、チタン酸バリウムとを用いた場合を以下
に説明する。ただし、本発明は以下の実施例、に限定さ
れるものではなく、フェライトと、このフェライトの粒
子と反応相を形成するペロブスカイト型構造の誘電材料
とを用いることにより、本発明を同様に実施できる。

炭酸バリウムＢａＣＯ３とチタニアＴ１０□とを出発原
料とし、これらを適量混合し、１４００℃で焼成してチ
タン酸バリウムＢａＴｉ０．を得た。このチタン酸バリ
ウムを約０．５μｍの粒径に粉砕し、これを約２００μ
ｍの粒径に造粒してチタン酸バリウム粉末を得た。

この一方で、炭酸ニッケルＮＩＣＯ３、酸化第二鉄Ｆｅ
２Ｏ３および酸化亜鉛ＺｎＯを出発原料とし、これらを
（Ｎ！ｏ、　３ｚｎ０．７）　ＯＦｅ２Ｏ３の割合とな
るように適量混合し、１０００℃で仮焼した後に約１μ
ｍの粒径に粉砕し、これを造粒して仮焼フェライト粉末
を得た。次に、この仮焼フェライト粉末に、前述のチタ
ン酸バリウム粉末を適量添加し、混合したものをプレス
成形しｔこ後に、１２５０℃で１０時間、空気中で焼成
した。

第１図は得られた焼結体の複素透磁率の周波数変化の測
定例を示し、第２図は複素誘電率の周波数変化の測定例
を示す。この測定に用いた焼結体は、（Ｎｉｏ、５２ｎ
ｏ、　ｔ）　Ｄ　Ｆｅ２Ｏ３と、チタン酸バリウム１３
ａＴｉＯ，とを１対１の重量で混合して得られたもので
ある。

第１菌および第２図から、この焼結体は、１０ＭＨｚな
いし１０ＧＨｚの周波数帯域、特に数十ＭＨｚないし数
ＧＨｚの周波数帯域において、大きな磁性損失と、非常
に大きな誘電損失とを併せもつ材料であることがわかる
。

第３図は同じ焼結体のＸ線回折パターンである。

この図から、Ｎ＋−Ｚｎ　フェライトと、ペロブスカイ
ト型チタン酸バリウムとの回折パターン以外に、六方晶
チタン酸バリウムの回折パターンが認められる。

第４図は電波吸収効果を調べるための試験装置を示す。

金属筐体１の上部には導入孔１１が設けられ、側部には
スリット１２が設けられている。導入孔１１には発振器
２の出力線が挿入され、金属筐体１内に電磁波を供給す
る。スリット１２の近傍にはプローブ３が配置され、こ
のプローブ３は電界強度測定器４に接続される。電界強
度測定器４は発振器２に接続される。

この装置において、金属筐体１内に試料５を配置しない
場合、および試料５を配置した場合について、発振器２
の発振周波数を変化させながら、スリット１２からの漏
洩電磁波の強度を電界強度測定器４により測定した。こ
こで、金属筐体１は縦１５２ｍｍ　、横２６８ｍｍ　、
高さ５８ｍｍの直方体であり、試料５は直径３９ｍｍ、
高さ３Ｑｍｍの円筒形である。

第５図はこの測定の結果を示す。試料５としては、チタ
ン酸バリウムＢａＴｉ［１３、ニッケル亜鉛）エライト
（Ｎｉｏ、＝Ｚｎｏ、、）　ＯＦｅ２Ｏ３、およびこれ
らの１対１の混合焼結体を用いた。

この図から、フェライトとチタン酸バリウムとの混合焼
結体は、金属筐体１から漏洩される電磁波の強度を約２
０ｄＢ低減できることがわかる。

また、この結果は混合焼結体を金属筐体１内のどこに配
置しても変化することがなく、しかも異なる周波数の電
磁波を漏洩する同等の筐体を用いた場合にも同様の結果
が得られた。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の高誘電率磁性材料は、数
十ＭＨｚないし数ＧＨｚの周波数帯域において、大きな
磁性損失ど非常に大きな誘電損失とを併せもつ材料であ
る。したがって、この材料により電波吸収体を形成し、
上記周波数帯域の電磁波が漏洩する電子機器の筐体内に
配置して電磁妨害を低減できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は焼結体の複素透磁率の周波数変化の測定例を示
す図。 第２図は同じ焼結体の複素誘電率の周波数変化の測定例
を示す図。 第３図は同じ焼結体のＸ線回折パターンを示す図。 第４図は電波吸収効果を調べるための試験装置を示す図
。 第５図は測定結果を示す図。 １・・・金属筐体、２・・・発振器、３・・・プローブ
、４・・・電界強度測定器、５・・・試料、１１・・・
導入孔、１２・・・スリット。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．化学式をＭＯＦｅＯ＿３と表されるフェライト（た
   だし、Ｍはマンガン、ニッケル、マグネシウム、コバル
   ト、銅、亜鉛および鉄から選ばれる一以上の金属）と、 化学式をＡＢＯ＿３と表されるペロブスカイト型構造の
   誘電材料（ただし、Ａはバリウム、ストロンチウム、鉛
   およびカルシウムから選ばれる一以上の金属、Ｂはチタ
   ン、ジルコニウム、亜鉛、マグネシウム、ニオブ、鉄、
   コバルト、ニッケル、クロムおよびタングステンから選
   ばれる一以上の金属）と を含む混合焼結体の高誘電率磁性材料において、フェラ
   イト粒子間またはフェライト粒子と誘電材料粒子との間
   の反応相を含む ことを特徴とする高誘電率磁性材料。
2. ２．誘電材料はチタン酸バリウムであり、その結晶構造
   に六方晶構造を含む請求項１記載の高誘電率磁性材料。
3. ３．化学式をＭＯＦｅＯ＿３と表されるフェライト（た
   だし、Ｍはマンガン、ニッケル、マグネシウム、コバル
   ト、銅、亜鉛および鉄から選ばれる一以上の金属）を主
   成分とする磁性材料粉末と、化学式をＡＢＯ＿３と表さ
   れるペロブスカイト型化合物（ただし、Ａはバリウム、
   ストロンチウム、鉛およびカルシウムから選ばれる一以
   上の金属、Ｂはチタン、ジルコニウム、亜鉛、マグネシ
   ウム、ニオブ、鉄、コバルト、ニッケル、クロムおよび
   タングステンから選ばれる一以上の金属）を主成分とす
   る誘電材料粉末とを混合する工程と、 この工程により得られた混合体を焼成する工程と を含む高誘電率磁性材料の製造方法において、上記磁性
   材料粉末は粒径が５０μｍ以下のフェライト微粉末を含
   み、 上記誘電材料粉末は粒径が１０μｍ以上のペロブスカイ
   ト型化合物粉末を含み、 上記焼成する工程は、１０００℃〜１５００℃の状態を
   １時間〜２０時間持続する ことを特徴とする高誘電率磁性材料の製造方法。
4. ４．磁性材料粉末は粒径が１μｍ前後のフェライト微粉
   末を含む請求項３記載の高誘電率磁性材料の製造方法。
5. ５．誘電材料粉末は、ペロブスカイト型化合物の焼結体
   を粒径０．０１〜１ｍｍに粉砕した粉末を含む請求項３
   記載の高誘電率磁性材料の製造方法。
6. ６．誘電材料粉末は、ペロブスカイト型化合物の微粉末
   を有機バインダで粒径０．０１〜１ｍｍに造粒した粉末
   を含む請求項３記載の高誘電率磁性材料の製造方法。